Kuidas on metallist 3D-printimisvormide maksumus võrreldes traditsioonilise tootmisega?

1. Materjali maksumus: "Materjalijäätmete vähendamine" asendamine "lisanditsükliga"
Vormide valmistamisel vanamoodsal viisil- kasutatakse lahutavaid meetodeid, mis tähendab, et lõikamise, elektrilahendusega töötlemise ja muude etappide käigus läheb palju materjali kaduma. Näiteks võib survevaluvormis pärast mitme faasi läbimist kasutada vormi valmistamiseks vähem kui 60 kilo materjali. Ülejäänud 40% jäätmetest saab taaskasutada, kuid nende sortimine, sulatamine ja ümbertöötlemine maksab rohkem. Lisaks vajab traditsiooniline viimistlemine materjale, mis on väga puhtad, ja tipptasemel-vormiteras on kallis, mis muudab materjalid veelgi kallimaks.

Metallist 3D-printimine on lisanditega tootmisprotsess, mille käigus valmistatakse vorme, sulatades ja asetades metallosakesed üksteise peale, jätmata peaaegu üldse jäätmeid. Saate sõeluda ja taaskasutada pulbrit, mida te ei kasuta, ja rohkem kui 90% materjalist on kasutatud. Näiteks titaanisulamist vorme kasutades on materjalide maksumus traditsiooniliste tehnikate puhul ligikaudu 35%, kuid 3D-printimise korral võib seda vähendada alla 20%. 3D-printimine on veelgi parem, kuna sellega saab printida rohkem kui ühe materjaliga korraga. Näiteks võite vormi pinnale asetada suure soojusjuhtivusega vasesulamist kihi, samal ajal kui põhikonstruktsioon on valmistatud ülitugevast titaanisulamist. Materjali liidese juhtimistehnoloogia võimaldab materjale ühendada ilma õmblusteta. See mitte ainult ei rahulda funktsionaalseid vajadusi, vaid vähendab ka üldisi kulusid.

2. Töötluskulu: muutke "mitme-protsessiga koostöö" asemel "ühe-seadmete integreerimine"
Vormide valmistamine vanamoelisel-viisil nõuab palju samme, nagu lõikamine, elektrilahendus, traadi lõikamine ja poleerimine. Samuti on vaja rohkem kui kümmet masinat, nagu CNC-töötluskeskused, elektrilahendusmasinad ja veskid. Töötlemistsüklid võivad kesta nädalaid või isegi kuid. Näiteks survevaluvormide sisemise jahutusvee ahela valmistamiseks peate puurima ja keevitama. Keeruliste veekontuuride projekteerimisel tuleb sageli katsetada ja vahetada erinevaid vorme, mis lisab töötlemise maksumust.

Metallist 3D-printimine ühendab kõik protsessi protsessid ühte seadmesse, mis muudab digimudelite pärisvormideks muutmise palju lihtsamaks. Näiteks konformse jahutusveeteede vormi valmistamiseks nõudsid traditsioonilised meetodid veetee mustri saamiseks palju puurimist ja keevitamist. 3D-printimisega saate teha kolme-mõõtmelisi mähiseid veeteede struktuure korraga, ilma et peaksite rohkem tööd tegema. Konkreetse ettevõtte juhtumiuuring näitab, et 3D-prinditud konformsete jahutusvormide kasutamine vähendab töötlemiskulusid tavameetoditega võrreldes 40% ja annab disaineritele rohkem kui kolm korda vabaduse veeteede loomisel.

3. Tootmistsükli maksumus: üleminek "pika tsükli katse-eksituse meetodilt" "kiire iteratiivsele kontrollile"
Vormi avamise tsükkel on traditsioonilises vormitootmises pikk. See kehtib eriti uurimis- ja arendustegevuse katsetootmise etapis, mil konstruktsiooni muutmine tähendab, et vorm tuleb uuesti luua, mis maksab palju aega ja raha. Näiteks autosalongi vormi valmistamine võtab 6–8 proovivormimisvooru, kusjuures iga ring maksab umbes 50 000 jüaani ja võtab aega 3–6 kuud. Kui projekteerimisel on probleeme, võib esialgne investeering täielikult kaduda.

Metallist 3D-printimine muudab disainiprintimise testi optimeerimise tsükli kiire läbimise lihtsaks. Disainerid võivad vormis muudatusi teha ja selle mõne tunni pärast uuesti trükkida, mis vähendab proovivormimise tsüklit 1–2 nädalani. Teatud uus energiasõidukite ettevõte on lühendanud toote arendamiseks kuluvat aega 6 kuult 3 nädalale, trükkides 3D-printimise akupakikarpi vormidesse. Samuti täiustasid nad jahutusvee vooluringi konstruktsiooni viie iteratsioonivooruga, mis vähendas survevalutsüklit 30% ja tõstis toote kvalifitseerimise määra 99%ni. See "kiire rike, kiire parandus" kontseptsioon vähendab tootmistsükli kulusid palju.

4. Kvaliteedikulud: passiivselt tervendamiselt üleminek aktiivsele ennetamisele
Tavalist vormijahutussüsteemi on lihtne kasutada, kuid see võib põhjustada probleeme, nagu ebaühtlane jahutus ja toote deformatsioon. Suurte survevalutoodete puhul võib traditsioonilise vormitootmise veamäär olla kuni 15%. Siiski võib konformne jahutusveering viia defektide määra alla 5%. Teatud ettevõte ütleb, et pärast 3D-prinditud konformsete jahutusvormide kasutuselevõttu on ühe toote kvaliteedikulud (sealhulgas praakkaod, ümbertöötlemiskulud jne) langenud 8 jüaanilt 2 jüaanile. See säästab aastas üle 10 miljoni jüaani.

Samuti võib topoloogia optimeerimise disain muuta 3D-printimisvormid kergemaks, tagades samas nende tugeva tugevuse. Näiteks lennukimootorite turbiinilabade vorm on tehtud kergemaks, vähendades kaalu 20%, kuid pikendades väsimise eluiga 15%. See "kaalulangus ilma kvaliteedi kadumiseta" muudab hoolduskulud aja jooksul veelgi väiksemaks.

5. Pikaajalised-kasu: muutus "kõrge ühikuhinnalt" asemel "eelistele partii jaotamisel"
Metallist 3D-printimisvormide valmistamise esialgne maksumus on kõrgem kui traditsiooniliste meetodite puhul (näiteks titaanisulamist vormid maksavad ühiku kohta 30–50% rohkem), kuid nende eelised on eriti olulised väikesemahulise ja mitme{4}-sordi tootmisel. Näiteks kasutab ettevõte 3D-printimist koobaltkroomisulamist hambakrooni vormide valmistamiseks. See vähendab iga tüki maksumust 35% võrreldes traditsiooniliste meetoditega ja lühendab survevalutsüklit 120 sekundilt 45 sekundile tänu konformsele jahutusdisainile, mis suurendab aastast tootmisvõimsust neli korda.

3D-prinditud vormide kulueelis selgub aja jooksul. Sisemise jahutusvee ringluse ja struktuuri parandamise tõttu on vormi termilise väsimuse eluiga pikenenud rohkem kui 30%. Samuti on 20% vähendatud iga survevalu vormi maksumust. Konkreetne lennundusettevõte ütleb, et kuigi 3D-prinditud mootori silindripea vormide kasutamise algkulud on 40% kõrgemad, on kogukulu viie aasta jooksul 18% madalam kui traditsiooniliste meetoditega, kuna vormid kestavad kauem ja annavad paremaid tulemusi.

6. Industrialiseerimise maandumine: hüpe "tehniliselt võimalikust" "majanduslikult võimalikuks"
Metallist 3D-printimisvormide partiide ühtlus oli algselt suur probleem, mis takistas neid tööstuses kasutamast. Tööstus on saavutanud mõõtmete täpsuse kontrolli vahemikus ± 10 μm, mis vastab tipptasemel-tootmisvajadustele. See sai võimalikuks tänu riistvara stabiilsuse parandamisele (näiteks mitme -laserkoostöö printimise ja suletud- ahelaga energiajuhtimise kaudu), protsesside optimeerimisele (näiteks parameetrite teekide ja simulatsioonide, veebiseire tagasiside kaudu) ning kvaliteetsete jälgimissüsteemide loomisega (näiteks digitaalsete kaksikute ja täielike protsessiandmete linkide kaudu).

Metallist 3D-printimisvorme kasutatakse nüüd laialdaselt sellistes sektorites nagu lennundus, autotööstus, meditsiin ja palju muud. Näiteks on regeneratiivse jahutuskanali topoloogia parandanud SpaceX-i raketi tõukekambrit, lühendades printimistsüklit kuuelt kuult kolmele nädalale ja võimaldades läbi viia 500 termilise tsükli testi ilma tõrgeteta. COMAC C929 kasutab SLM-tehnoloogiat titaanisulamist tiivaklambrite printimiseks, saavutades 200 tükist koosneva partii suuruse hälbe ± 15 μm või sellega, vähendades massi 15% võrra, läbides väsimustesti.