Kas metallist 3D-printimine võib hallituse tootmisel vähendada praagi määra?

一 Jäätmeprobleem traditsioonilises vormi valmistamises: materjalide raiskamise ja tõhususe kaotamise topeltprobleem
Traditsioonilises vormi valmistamises kasutatakse "lahutava töötlemise" meetodit. See tähendab, et materjale eemaldatakse aeglaselt mitmete etappide kaudu, nagu treimine, freesimine, hööveldamine ja lihvimine, kuni soovitud kuju saavutatakse. Sellel protsessil on kolm peamist struktuuriprobleemi:
Madal materjalikasutus: näiteks automootorite silindripeade survevaluvormide valmistamisel on tüüpiliste meetoditega nõutav kogu terase valuploki töötlemine vormiks, mis võib ära võtta kuni 70% materjalist. Ühe ettevõtte arvude põhjal kasutab nende vormitöökoda 1200 tonni terast aastas. Sellest 840 tonni muudetakse prügiks ja kõigest 360 tonni kasulikuks.
Tooraine ettevalmistamisest lõpptoote tarnimiseni kulub 12–15 sammu. Ühe vormikomplekti valmistamine võib võtta kuni 2–3 kuud. Konkreetse uue energiasõidukite ettevõtte akupakivormide arendusprojekt on kaheksa kuud edasi lükatud, kuna seda tuli mitu korda ümber teha. See on läinud ettevõttele maksma üle 20 miljoni jüaani.
Keerulised struktuuripiirangud: Traditsiooniliste meetoditega on raske valmistada keeruliste omadustega vorme, nagu konformsed jahutuskanalid ja kerged võrestruktuurid. Mustriplokkide vormide valmistamiseks peab teatud rehviettevõte jaotama kogu rehvi rohkem kui 20 sektsiooniks ja töötama igaühe kallal eraldi, enne kui need kõik kokku panna. See mitte ainult ei suurenda jäätmemäära, vaid muudab ka vormi ebatäpsemaks.
2, metallist 3D-printimise läbimurre: paradigma nihe "lahutavalt" "lisatavale"
Metallist 3D-printimine ehitab kolme-mõõtmelisi objekte metallipulbrite või juhtmete üksteise peale virnastamise teel, mis on täiesti vastuolus sellega, kuidas asju tavaliselt tehakse. See näitab ka kolme peamist jäätmekäitluse eelist:
1. Materjali kasutamise määra suur hüpe: 30%-lt 90%-le
Keerukate konstruktsioonide (nt vormiõõnsused ja jahutuskanalid) käsitsi valmistamisel on vaja palju töötlemisvarusid, mis toob kaasa palju materjali raiskamist. 3D-printimise tehnoloogia juhib otseselt CAD-mudeleid kasutavat tootmist ja see kasutab ainult nii palju materjali kui tükid ise. Konkreetne ettevõte valmistas SLM-tehnoloogiat kasutades alumiiniumisulamist elektriajamiga vormi, mis kasutab 92% materjalist, mitte 35%, mida standardmeetodid kasutavad. See säästab iga vormikomplekti puhul 180 kilogrammi alumiiniumisulamist.
Veelgi olulisem on see, et 3D-printimine teeb võimalikuks "topoloogia optimeerimise" disaini, mis võib kasutada vähem materjali, olles samal ajal tugev. Teatud lennundusettevõte kasutas topoloogia optimeerimist, et valmistada titaanisulamist tiiva tugivorm, mis on 30% kergem ja kasutab 45% vähem materjali, toimides samal viisil.
2. Oskus teha keerulisi struktuure: vabaneda põhilisest jäätmeallikast
Jäätmete vähendamiseks 3D-printimisel on tavaline kasutusjuht konformne jahutuskanal, millega on traditsiooniliste meetoditega raske töötada. Ehitades vormi sisse spiraalsed ja biomimeetilised dendriitjahutuskanalid, mis sobivad ideaalselt toote kujuga, saab jahutuse efektiivsust tõsta rohkem kui kolm korda. Teatud ettevõte valmistas uute energiasõidukite akualuse jaoks survevaluvormi-. See kasutab 3D-prinditud konformset veeahelat, mis lühendab jahutustsüklit 45 sekundilt 18 sekundile, tõstab toote kvalifitseerimise määra 92%-lt 99,5%-le ja säästab 12 tonni terasejäätmeid, vähendades proovivormide arvu.
3D-prinditud võrestruktuuride valmistamise võime on oluline ka kerge disaini valdkonnas. Konkreetne firma valmistas elektritööriistade survevormi. Tehes õõnsa kuusnurkse sõrestiku raskust mittekandvasse piirkonda, vähendati vormi kaalu 25%, kasutatud materjali kogust 30% ja jahtumiseks kuluvat aega 15%, kuna see mahutas vähem soojust.
3. Kiire iteratsioonikinnitus: proovitootmise käigus tekkiva prügi koguse vähendamine
Traditsioonilise vormi valmistamiseks tuleb läbida mitu vooru proovitootmise modifitseerimistsüklit ning iga proovitootmine tekitab palju jäätmeid. Üks sõidukiettevõte töötas uue automudeli jaoks uue armatuurlaua vormi kallal, kuid kolm esimest proovivormide ringi tuli disainivigade tõttu ära visata. See tekitas 45 tonni jäätmeid. "Disaini prindikatse" tsükkel saab 3D-printimise tehnoloogiaga kiiresti toimuda. Pärast seda, kui üks ettevõte hakkas seda tehnikat kasutama, kestis hallituse loomise tsükkel 6 kuust 6 nädalani, hallituskatsete arv 5-lt 2-le ja jäätmemäär vähenes 70%.
3, Tehnoloogilised edusammud ja koostöö tööstusharude vahel: 3D-printimise jäätmekäitluse arendamise kiirendamine
3D-printimine pakub jäätmekäitlusele palju lubadusi, kuid enne laiaulatuslikku kasutamist peab see siiski ületama kolm suurt probleemi:
Materjaliuuendus: oluline on valmistada spetsiaalseid pulbermaterjale, mis on odavad ja töötavad hästi. Teatud ettevõte valmistas nano-volframkarbiidiga tugevdatud H13 terasepulbrit, mis muutis vormi kõvemaks (HRC 60), säilitades selle sitkuse. See alandas materjalide hindu 40% võrreldes importtoodetega.
Protsesside standardimine: väga oluline on luua ühtne printimisparameetrite raamatukogu ja kvaliteedikontrollisüsteem. Ettevõte tootis automaatse toe loomise programmi e-stage for Metal+, mis võib vähendada tugimaterjalide kasutamist 35% ja tõsta pulbri taaskasutamise määra 98%ni.
Koostöö tööstusahelas: seadmete tootjad, materjalide tarnijad ja vormitootjad peavad tegema koostööd, et luua terviklik lahendus, mis hõlmab "riistvara, materjale ja teenuseid". Ettevõte on välja lasknud UM600MT seadmed, mille suurus on 400 mm × 600 mm × 500 mm. See suurus on piisavalt suur, et printida tohutuid autovorme. Seda toetavas protsessiandmebaasis on rohkem kui 200 materjali omadust, mida sageli kasutatakse.