Je kovová forma pro 3D tisk vhodná pro hromadnou výrobu?

一, Malosériová výroba je „komfortní zónou“ kovového 3D tisku.
1. Náklady na restrukturalizaci: přechod z „vysokých fixních nákladů“ na „optimalizaci variabilních nákladů“
Vytváření forem starým-způsobem stojí spoustu peněz na vývoj. Například náklady na výrobu formy na nárazník auta mohou být až 150 000 juanů. I když se náklady rozdělí na kus, stále to vyjde na 8 000 juanů. Kovový 3D tisk využívá výrobu „bez formy“, což znamená, že je použito více než 90 % materiálu. Náklady na jeden kus klesají na 4000 juanů a doba výroby se pohybuje od 45 dnů do 7 dnů. Kovový 3D tisk je skvělý pro výrobu malých sérií 10 až 500 kusů, zejména pro unikátní zboží, ověřování prototypů a zkušební výrobní fáze.
2. Svoboda designu: Nejlepší způsob, jak stavět složité struktury
Způsob zpracování subtraktivní technologie omezuje tradiční výrobu forem a komplikované struktury obvykle potřebují mnoho procesů, aby spolupracovaly, což může dokonce vést k jednodušším návrhům, protože je nelze zpracovat. Kovový 3D tisk tento problém řeší. Jeho metoda vrstvení-po{4}}vrstvě může vytvářet složité prvky, které jiné metody nedokážou, jako jsou konformní kanály chladicí vody, mřížkové struktury a vnitřní průtokové kanály. Například jedna společnost, která vyrábí domácí spotřebiče, používá formy pro 3D tisk k výrobě pouzder na klimatizaci. Používají také spirálový chladicí vodní kanál pro zkrácení doby chlazení z 20 sekund na 8 sekund. Díky tomu je výroba o 150 % efektivnější a zmetkovitost se snižuje o 30 %.
3. Rychlá iterace: od „měsíčního cyklu“ po „týdenní odezvu“
Během fáze vývoje produktu dochází k mnoha konstrukčním změnám a typické změny formy je třeba znovu otevřít, což stojí hodně a trvá to dlouho. Kovový 3D tisk umožňuje provádět „optimalizaci testu tisku návrhu“ v uzavřené smyčce. Jistý výrobce automobilových konektorů přišel na nejlepší design po třech kolech tisku, což jim ušetřilo dva týdny oproti jiným způsobům. Tato flexibilita umožňuje podnikům rychle se přizpůsobit změnám na trhu a snížit náklady na vyzkoušení věcí.
2, Hromadná výroba: nové technologie a další scénáře
1. Revoluce efektivity: Od „tisku jednoho kusu“ k „sériové výrobě“
Kovový 3D tisk řeší problémy s efektivitou použitím několika laserů, účinných systémů cirkulace prášku a automatizovaných výrobních linek. Například Huashu High Tech FS350M má 12 1-kilowattové lasery, díky kterým je tisk 20krát rychlejší než s jedním laserem. Tří-úrovňový systém cirkulace prášku dokáže obnovit více než 95 % rozsypaného prášku, což snižuje náklady na materiál o 30 %. Také zařízení na tisk zeleného kovu TruPrint 1000 společnosti Tongkuai používá laser s vlnovou délkou 515 nm, který urychluje zpracování čisté mědi s vysokou vodivostí o 40 % a snižuje poréznost na méně než 0,5 %. To umožňuje vyrobit mnoho dílů ze slitiny mědi.
2. Kvalitní skok: od „ověření prototypu“ k „konečnému produktu“
Jak se věda o materiálech a řízení procesů zlepšily, kovové formy pro 3D tisk se staly spíše tradičními formami, pokud jde o jejich životnost a jak dobře fungují. Například dělený kužel -licí formy vyrobený z prášku slitiny na bázi niklu- má po tepelném zpracování tvrdost 48–50 HRC a rázovou houževnatost 22 J. Vytváří metalurgické spojení s podkladem a vydrží dvakrát déle než původní forma. V lékařství mají umělé klouby z titanové slitiny tištěné 3D{10}}porézní povrchovou strukturou, která podporuje proliferaci kostních buněk (s porozitou 60 %). Mají také míru přežití 98 % po operaci, což je mnohem více než u typických standardizovaných kloubů (90 %).
3. Inovace scény: od „nahrazování tradice“ po „spolupráci způsobem, který funguje pro oba“
Kovový 3D tisk nemá nahradit tradiční výrobu forem; místo toho s ním má pracovat. V leteckém průmyslu se 3D tisk používá k výrobě složitých základních částí, jako jsou palivové trysky motorů a lopatky turbín. Kování se stále používá k výrobě jednoduchých-nosných dílů, jako jsou rámy trupu. 3D tisk se používá v automobilovém průmyslu k výrobě zkušebních výrobních forem a zakázkových dílů. Pro-výrobu ve velkém měřítku se stále používá lisování a odlévání. Průmysl se začíná shodovat na myšlence „použít 3D tisk pro komplikované malé dávky a tradiční výrobu pro jednoduché velké dávky“.
3, Budoucí trendy: Od „technologických průlomů“ k „ekologické restrukturalizaci“
1. Ultra-vysoko{2}}rychlost tisku: od „hodinové úrovně“ po „úroveň minut“
Díky pokrokům v technologii ultra-laseru s krátkými pulzy a technologii nanočásticového sprejového tváření kovů (NPJ) je tisk více než desetkrát rychlejší, než tomu bylo dříve. Technologie NPJ může například fixovat kanály na mikrometrové úrovni postřikem kapaliny s nanočásticemi mědi a sintrováním při nízké teplotě. Obnovená forma může zvýšit výtěžnost balení třísek z 92 % na 99,5 % a zkrátit prostoje stroje způsobené úniky chladicí kapaliny.
2. Kombinace více-materiálů: od „jediného výkonu“ po „funkční integraci“
Kovový 3D tisk může způsobit změnu výkonu opravné vrstvy gradientním způsobem tiskem různých materiálů současně s mnoha tryskami. Například potisk oceli s vysokou-tvrdostí D2 v oblasti čepele formy a vysokou-houževnatostí oceli H13 v oblasti substrátu vytváří kompozitní konstrukci s „vnější tvrdostí a vnitřní houževnatostí“. Díky tomu forma vydrží více než třikrát déle. Technologie povrchové úpravy metamateriálů také vytváří mikro-nano strukturované povlaky, které snižují sílu uvolňování z formy o 40 % a zvyšují odolnost proti opotřebení třikrát lepší než typické metody chromování.
3. Inteligentní výroba: přechod z „ručního provozu“ na „digitální dvojče“
Systém optimalizace procesů založený na AI- může automaticky měnit nastavení, jako je výkon laseru a rychlost skenování, a regulovat tak kvalitu oprav v uzavřené smyčce. Konkrétní společnost vytvořila platformu pro optimalizaci procesů AI, která snížila poréznost oprav měděných slitin z 1 % na 0,1 % při pohledu na 100 000 sad tiskových dat. Také to zkrátilo čas potřebný k vybudování procesu ze 3 měsíců na 1 týden. Technologie digitálního dvojčete v budoucnu umožní virtuální ladění, vzdálené monitorování a prediktivní údržbu, což usnadní vývoj kovového 3D tisku směrem k inteligentní a přizpůsobivé výrobě.