Är metall 3D-utskriftsform lämplig för massproduktion?

一, Liten batchproduktion är "komfortzonen" för 3D-utskrift av metall.
1. Omstruktureringskostnader: ändring från "höga fasta kostnader" till "variabel kostnadsoptimering"
Att tillverka formar på det gamla-sättet kostar mycket pengar att utveckla. Till exempel kan kostnaden för att tillverka en form för en bilstötfångare vara så hög som 150 000 yuan. Även när kostnaden delas upp per styck, kommer den fortfarande till 8 000 yuan. Metall 3D-utskrift använder "mögelfri" produktion, vilket innebär att mer än 90% av materialet används. Kostnaden för en enskild bit går ner till 4000 yuan, och produktionstiden går från 45 dagar till 7 dagar. Metall 3D-utskrift är utmärkt för att göra små satser på 10 till 500 stycken, speciellt för unika varor, prototypvalidering och provproduktionsfaser.
2. Designfrihet: Det bästa sättet att bygga komplicerade strukturer
Bearbetningsvägen för subtraktiv teknik begränsar traditionell formtillverkning, och komplicerade strukturer behöver vanligtvis många processer för att fungera tillsammans, vilket till och med kan leda till enklare design eftersom de inte kan bearbetas. Metall 3D-utskrift kommer runt detta problem. Dess staplingsmetod lager-för-lager kan skapa komplicerade funktioner som andra metoder inte kan, som konforma kylvattenkanaler, gitterstrukturer och interna flödeskanaler. Till exempel använder ett företag som tillverkar hushållsapparater 3D-utskriftsformar för att tillverka luftkonditioneringsfodral. De använder också en spiralkylvattenkanal för att minska kyltiden från 20 sekunder till 8 sekunder. Detta gör produktionen 150 % effektivare och sänker skrotkvoten med 30 %.
3. Snabb iteration: från "månadscykel" till "veckosvar"
Under produktutvecklingsstadiet sker det mycket designförändringar och typiska mögelförändringar måste öppnas igen, vilket kostar mycket och tar lång tid. Metall 3D-utskrift gör det möjligt att göra "design print test optimization" i en sluten slinga. En viss tillverkare av bilkontakter kom fram till den bästa designen efter tre tryckomgångar, vilket sparade dem två veckor jämfört med andra sätt. Denna flexibilitet låter företag snabbt anpassa sig till förändringar på marknaden och skära ner på kostnaderna för att testa saker.
2, Massproduktion: ny teknik och fler scenarier
1. Effektivitetsrevolutionen: Från "Single Piece Printing" till "Mass Production"
Metall 3D-utskrift kommer runt effektivitetsproblem genom att använda flera lasrar, effektiva pulvercirkulationssystem och automatiserade tillverkningslinjer. Till exempel har Huashu High Tech FS350M 12 1-kilowattlasrar, vilket gör utskrift 20 gånger snabbare än med en enda laser. Pulvercirkulationssystemet med tre-nivåer kan återvinna mer än 95 % av utspillt pulver, vilket sänker materialkostnaderna med 30 %. Dessutom använder Tongkuais TruPrint 1000 grönmetallutskriftsutrustning en 515nm våglängdslaser, som påskyndar behandlingen av ren koppar med hög konduktivitet med 40 % och sänker porositeten till mindre än 0,5 %. Detta gör det möjligt att tillverka många delar av kopparlegeringar.
2. Kvalitetshopp: från "prototypverifiering" till "slutprodukt"
I takt med att materialvetenskap och processkontroll har förbättrats har 3D-utskriftsformar av metall blivit mer som traditionella formar när det gäller hur länge de håller och hur bra de fungerar. Till exempel har den delade konen i en form-gjutform gjord av nickel-baserat legeringspulver en hårdhet på 48–50HRC och en slagseghet på 22J efter att ha värmebehandlats. Den gör en metallurgisk koppling till underlaget och håller dubbelt så länge som den ursprungliga formen. Inom medicin har 3D-tryckta artificiella leder av titanlegering en porös ytstruktur som främjar bencellsproliferation (med en porositet på 60 %). De har också en överlevnadsgrad på 98 % efter operation, vilket är mycket högre än för typiska standardiserade leder (90 %).
3. Sceninnovation: från att "ersätta tradition" till "att arbeta tillsammans på ett sätt som fungerar för båda"
Metall 3D-utskrift är inte tänkt att ersätta traditionell formtillverkning; istället är det meningen att det ska fungera med det. Inom flygindustrin används 3D-utskrift för att göra komplicerade kärndelar som motorbränslemunstycken och turbinblad. Smide används fortfarande för att göra enkla-lastbärande delar som flygkroppsramar. 3D-utskrift används i bilindustrin för att göra provproduktionsformar och specialanpassade delar. För stor-produktion används fortfarande stämpling och gjutning. Branschen börjar enas om idén att "använda 3D-utskrift för komplicerade små partier och traditionell tillverkning för enkla stora partier."
3, Framtida trender: Från "Teknologiska genombrott" till "ekologisk omstrukturering"
1. Ultra-hög-utskrift: från "timmenivå" till "minutnivå"
Framsteg inom ultra-kortpulslaserteknik och nanopartikelspraymetallformningsteknik (NPJ) har gjort utskriften mer än tio gånger snabbare än den brukade vara. Till exempel kan NPJ-teknik fixera kanaler på mikrometernivå genom att spraya vätska med kopparnanopartiklar och sintra den vid låg temperatur. Den återställda formen kan höja spånförpackningsutbytet från 92 % till 99,5 % och minska maskinens stilleståndstid orsakad av kylvätskeläckage.
2. Multi-materialkomposit: från "enkel prestanda" till "funktionell integration"
Metall 3D-utskrift kan få reparationsskiktets prestanda att förändras på ett gradient sätt genom att skriva ut olika material samtidigt med flera munstycken. Till exempel, tryckning av D2-stål med hög-hårdhet i formens bladområde och H13-stål med hög-seghet i substratområdet skapar en kompositkonstruktion med "yttre hårdhet och inre seghet". Detta gör att formen håller mer än tre gånger längre. Ytmodifieringstekniken för metamaterial bygger också mikro-nanostrukturerade beläggningar som minskar formsläppningskraften med 40 % och gör slitstyrkan tre gånger bättre än typiska förkromningsmetoder.
3. Intelligent produktion: gå från "manuell drift" till "digital tvilling"
Det AI-baserade processoptimeringssystemet kan automatiskt ändra inställningar som laserkraft och skanningshastighet för att reglera kvaliteten på reparationer i en sluten slinga. Ett specifikt företag skapade en AI-processoptimeringsplattform som minskade porositeten för reparation av kopparlegeringar från 1 % till 0,1 % genom att titta på 100 000 uppsättningar utskriftsdata. Det minskade också tiden det tog att bygga processen från 3 månader till 1 vecka. Digital tvillingteknik kommer att möjliggöra virtuell felsökning, fjärrövervakning och prediktivt underhåll i framtiden, vilket underlättar utvecklingen av metall 3D-utskrift mot intelligent och anpassningsbar tillverkning.