Vilka är de viktigaste fördelarna med att använda metall 3D-utskrift i formtillverkning?

1. Att bryta igenom designgränser: Skapa komplexa strukturer på ett fritt-sätt
"Materialborttagningslogiken" för subtraktiv bearbetning begränsar traditionell formtillverkning. Det kan vara svårt att göra komplexa interna flödeskanaler, ojämna ytor och andra strukturer, eller så kan det kräva att man sätter ihop flera delar, vilket ökar kostnaderna och minskar tillförlitligheten. Den "lager för lager stapling"-karaktäristiken för 3D-utskrift av metall trotsar helt och hållet denna barriär. Dess främsta fördelar är:
Design av en konform kylvattenkanal: Med laserpulverbäddssmältningsteknik (LPBF) kan spiral-, mesh- eller biomimetiska flödeskanalgeometrier som passar tätt mot formhåligheten produceras direkt. Till exempel har Conflux Technology i Australien tillverkat en 3D-tryckt värmeväxlare för flygsektorn med väggar som bara är 0,3 mm tjocka på insidan. Jämfört med tidigare konstruktioner ökar värmeväxlingseffektiviteten med 40 % och tryckfallet minskar med 25 %.
Integrerad tillverkning av heta munstycken: Traditionella heta munstycken måste sättas ihop av flera delar. 3D-utskrift av metall kan göra den heta munstyckskroppen, värmeelementets slits och flödeskanal på en gång. Detta minskar luckor och brott som uppstår när delarna expanderar och drar ihop sig på grund av värme, och det gör också injektionsprocessen mer stabil.
Komplicerade mönsterformar: Det är svårt att göra komplicerade strukturer i mikro-skala med traditionella metoder som mönsterblock av gummidäck och mönsterformar för skosul. 3D-utskrift av metall kan göra utskrifter som inte stöds genom att använda hög-fläckkontroll (såsom LPBF-processen i mikroskala, som har en punktdiameter på endast 20 μm) och Ra-värden för ytjämnhet så låga som 0,8 μm. Detta minskar behovet av polering senare.
2. Förkortning av tillverkningscykeln: från veckor till 48 timmar
Att tillverka traditionella formar tar mer än tio steg, som att designa formen, CNC-bearbetning, värmebehandling, montering och felsökning. Hela processen kan ta veckor eller till och med månader. Modellen "design som produktion" för 3D-utskrift av metall gör processen enklare genom att inkludera 3D-modellering, skivningsbearbetning, tryckgjutning och efter-bearbetning. Detta minskar tiden det tar att leverera produkten.
Verifiering av snabb prototypframställning: En viss bildelstillverkare har börjat använda 3D-utskrift av metall för att minska tiden det tar att göra en svår formsprutning från 15 dagar till 3 dagar, vilket påskyndar processen att göra nya produkter.
Små-skräddarsydd produktion: 3D-utskrift av metall kan användas för att tillverka interiöra metalldelar till specialanpassade-bilar av hög kvalitet eller specialiserade transmissionsdelar för racerbilar. Det kräver inte att man öppnar en form, vilket minskar kostnaden för varje del med 30 % jämfört med traditionella metoder och gör det enkelt att ändra designen ofta.
Åtgärd vid nödunderhåll: Inom energiutrustningssektorn använde ett visst företag 3D-utskriftsteknik av metall för att fixa högtemperaturen i legeringspumpen på mindre än 48 timmar, vilket förhindrade förluster från att stänga av utrustningen.
3. Förbättra utbyte och produktionseffektivitet genom att optimera kylprestanda.
Kvaliteten på formsprutade delar påverkas kraftigt av formkylsystemet. På grund av deras begränsade arrangemang kan traditionella kylkanaler med raka hål orsaka inkonsekventa formtemperaturer, vilket kan leda till problem inklusive produktböjning och deformation. Den konforma kylningsmetoden för 3D-utskrift av metall gör stora förbättringar i prestanda på tre huvudsakliga sätt:
Den biomimetiska flödeskanaldesignen ser till att kylvattnet jämnt täcker formhåligheten, vilket håller temperaturfältet enhetligt. Produktens förvrängningshastighet sjönk från 0,8 % till 0,2 % och dess avkastning steg till 99,5 % efter att en viss elektrisk kontaktform använde en 3D-utskriven konform vattenkanal.
Zhongrui Technology gjorde en skalform för luftkonditionering för ett hushållsföretag för att förkorta formningscykeln. Genom att förbättra arrangemanget av kylkanalen gick formsprutningscykeln från 45 sekunder till 30 sekunder, och den årliga tillverkningskapaciteten för en enhet ökade med 120 000 stycken.
Lägre energianvändning: CoolestDC i Singapore producerade en 3D-tryckt vätskekyld plåt med en integrerad sömlös design som använder 15 % mindre energi än typiska lödda vätskekylda plåtar och har ingen chans att läcka.
4. Lättviktsdesign: sparar pengar på material och frakt
Formens vikt har en direkt inverkan på mängden energi som används vid bearbetning, kostnaden för frakt och säkerheten under arbetet. Topologioptimeringsteknik i 3D-utskrift av metall kan ta bort det mesta materialet samtidigt som strukturen behålls stark.
En specifik formgjutningsform- använder en 3D-tryckt diamantgitterstödstruktur som gör den 35 % lättare och 20 % längre-hållbar.
Modulär design: Stora formar kan delas upp i mindre, lättare moduler för utskrift. Dessa moduler kan sedan sättas ihop med hjälp av mekaniska anslutningar för att minska risken för att transportera ett stycke. Till exempel skär ett företag som tillverkar vindkraftsutrustning en form för ett blad med en diameter på 2- i 8 delar, vilket minskade fraktkostnaderna med 40 %.
Funktionell integration: 3D-utskrift av metall kan kombinera kylkanaler, ejektorstift, avgasöppningar och andra funktionella komponenter, vilket minskar mängden delar som behövs för en form. Integrerad design har minskat antalet delar i en viss bilstötfångarform från 127 till 38, och tiden det tar att sätta ihop dem har minskat med 70 %.
5. Materialkompatibilitet: fungerar med hög-metaller och kompositmaterial
Traditionell formtillverkning använder oftast formstål och aluminiumlegeringar, men 3D-utskrift av metall kan använda unika material som titanlegeringar, hög-temperaturlegeringar och kopparlegeringar för att arbeta i mycket tuffa miljöer.
En viss turbinmotortillverkare inom flyg- och rymdområdet använder 3D-tryckta titanlegeringar för att förbättra designen av luftflödesvägen. Detta gör förhållandet dragkraft-till-vikt 5 % högre och temperaturmotståndet upp till 600 grader.
Ett kärnkraftsföretag använder 3D-tryckta nickel-baserade hög-legeringsventiler i energiutrustningsområdet för att få 100 000 läckage-fria cykler vid 10 MPa och 550 grader. Dessa ventiler håller tre gånger längre än standardgjutgods.
Mikroelektronikens värmeavledning: En leverantör av datacentertjänster använder 3D-tryckta kopparlegeringsvätskekylda-moduler med en värmeledningsförmåga på 398W/(m · K). Detta gör värmeavledningen 60 % effektivare än aluminiummoduler.