כיצד ליישם הדפסת תלת מימד מתכת בתעשיית תבניות הרכב?

一, פריצת דרך טכנולוגית: מ"ייצור מבנה מורכב" ל"התאמה אישית של ביצועים"
היתרון העיקרי של הדפסת תלת מימד מתכת הוא בכך שהיא יכולה ליצור דברים עם "עיצוב חופשי" ו"שילוב ביצועי מבנה חומר." התכת לייזר סלקטיבית (SLM) והתכת קרן אלקטרונים (EBM) הן שתי שיטות שניתן להשתמש בהן כדי לערום אבקות מתכת שכבה אחר שכבה כדי ליצור דפוסים גיאומטריים מסובכים. זהו שיפור גדול ביחס לעיבוד סטנדרטי על צורות עובש.
1. ערוץ קירור גמיש: צעד ענק קדימה לביצועי עובש
ליעילות הקירור של תבניות-הזרקה ויציקה יש השפעה ישירה על האיכות והמחזוריות של תהליך יציקת המוצר. לרוב, תעלות מי הקירור בתבניות מסורתיות הן ישרות, מה שמקשה על ההתאמה לפני השטח של חלל העובש. זה גורם לקירור לא אחיד ומשנה את צורת המוצר. הדפסת מתכת תלת מימדית יכולה ליצור דרכי מים לא סדירים כמו ספירלה וענפי עצים ביומימטיים. זה מגדיל את שטח המגע בין נוזל הקירור לחלל העובש ביותר מפי שלושה, חותך את מחזור הקירור לשניים ומעלה את שיעור אישור המוצר ליותר מ-99%. לדוגמה, חברה השתמשה בטכנולוגיית הדפסה תלת-ממדית לייצור תבניות ליציקת ראש צילינדר של מנוע-. זה קיצץ את זמן הייצור מחודשיים לשבועיים, הגדיל את חיי העובש ללמעלה מ-100,000 פעמים, וקיבל שיעור תפוקת מוצר של 100%.
2. מבנה קל משקל: "הפחתת משקל ושיפור יעילות" של תבניות
תבניות לרכב צריכות להיות מסוגלות להתמודד עם טמפרטורות ולחצים גבוהים מאוד. כדי לוודא שהם חזקים, עיצובים מסורתיים משתמשים בדרך כלל במבנים מוצקים. זה הופך את התבנית לכבדה ומעניק לו אינרציה רבה, מה שהופך את העיבוד לפחות מדויק ופחות יעיל. באמצעות טכנולוגיות אופטימיזציה של טופולוגיה, הדפסת תלת מימד מתכת עשויה להפוך את התבנית לקלה יותר ב-20% עד 30% תוך שמירה על חוסנו. לדוגמה, חברת רכב מסוימת מייצרת תבניות עבור בית כונן חשמלי מסגסוגת אלומיניום תוך שימוש בטכנולוגיית הדפסה תלת מימדית. על ידי שימוש ביציקה משולבת ועיצוב קירות דקים מאוד, משקל הבית נחתך ב-20%, תהליך העיבוד נחתך ב-50% ושיעור ניצול החומרים עולה ב-40%.
3. שינוי גדול באופן שבו חומרים עובדים: מעבר מ"אוניברסליזציה" ל"תרחישים"
חומרי הדפסת התלת מימד המתכתיים החדשים מאפשרים לייצר תבניות שפועלות בדרכים שונות. אתה יכול להשתמש בפלדת כלי H13 סטנדרטית, בסגסוגות אנטרופיה גבוהה- או חומרים פונקציונליים בשיפוע כדי ליצור תבניות מודפסות תלת-ממדיות- קשות יותר, עמידות יותר בפני שחיקה וקורוזיה וטובות יותר לשימושים מגוונים. לדוגמה, חברה ייצרה אבקת פלדה H13 מחוזקת בננו טונגסטן קרביד, מה שמקשה על התבנית עד HRC 60 תוך שמירה על הקשיחות הגדולה שלה. זה עונה על צרכי הטמפרטורה הגבוהה והלחץ הגבוה של תבניות דיסקים של מנועי מטוסים.
2, תרחישי יישומים: מ"אימות אב טיפוס" ל"ייצור בקנה מידה גדול-"
לתבניות מתכת להדפסה תלת מימדית יש מבנה עלות שונה משיטות מסורתיות. מחירי הציוד והחומרים גבוהים יותר, אך אין עוד צורך בשלבים של עיצוב תבניות, ייצור נסיוני ושינוי. העלות הכוללת יורדת ככל שגודל אצווה הייצור עולה. נכון לעכשיו, ניתן להשתמש בו בשלושה מצבים עיקריים:
1. תבניות מבנה מורכבות: התגברות על גבולות הייצור המסורתי
הדפסת תלת מימד יכולה להאיץ מאוד את מחזור הפיתוח עבור תבניות בעלות טקסטורות עדינות, חללים עמוקים או נהרות שאינם ישרים. לדוגמה, חברה אחת משתמשת בהדפסת תלת מימד לייצור תבניות הטבעה של סוליות נעליים. זה מקצץ את הזמן שלוקח להגיע מעיצוב לאספקה ​​משישה שבועות לעשרה ימים ומאפשר התאמה אישית להתאמה לצרכים של כמויות קטנות ומגוון רחב של מוצרים. ה-COMAC C929 משתמש ב-SLM כדי להדפיס תבניות תומכות לכנפיים מסגסוגת טיטניום בעסקי התעופה והחלל. זה הופך את התבניות להרבה יותר קלות וחזקות.
2. תבניות עם הרבה ערך מוסף: הן מבטיחות גם ביצועים וגם דיוק.
בתחום של רכבי אנרגיה חדשים, תבניות עבור חלקים בסיסיים כמו סוללות ומנועים צריכות להיות מדויקות מאוד ולעבוד היטב. 3טכנולוגיית הדפסה D עשויה ליצור תבניות עם "יציקה חד פעמית-", שעוצרת תקלות מלהצטבר כאשר תבניות מהודקות מספר פעמים בהליכים מסורתיים. לדוגמה, עסק חדש לרכבי אנרגיה השתמש בטכנולוגיית הדפסה תלת-ממדית לייצור תבניות יציקה משולבות של מארז, מה שמפחית את פעולות הריתוך, הופך את הרכבים ליציבים יותר ומאיץ את מחזורי פיתוח התבניות ב-80%.
3. תיקון וייצור מחדש של עובש: הוזלת עלויות לאורך כל מחזור החיים
כדי לתקן תבנית בדרך הישנה-, עליך לחתוך את השכבות הפגומות באמצעות חוט ופריקה חשמלית, ואז לרתך אותן בחזרה. זה לוקח זמן רב ועולה הרבה כסף. 3טכנולוגיית הדפסה D יכולה לבצע "תיקונים מדויקים" באזורים הפגועים של התבנית, וטכנולוגיית חיפוי לייזר (LC) יכולה להחזיר את התבנית במהירות לגודלה ולביצועיה המקוריים. לדוגמה, חברה אחת השתמשה בטכנולוגיית LC כדי לתקן את פני השטח של חלל תבנית ההטבעה. זה קיצץ את זמן התיקון מ-7 ימים ליומיים, קיצץ את ההוצאות ב-50% והחזיר את הדיוק המקורי של התבנית.
3, מגמות בתעשייה: מעבר מ"תחליף טכנולוגי" ל"שינוי מבני אקולוגי"
כדי להפוך תבניות מתכת להדפסה תלת מימדית נפוצה יותר, עלינו להתגבר על שלוש בעיות גדולות: עלות החומרים, סטנדרטיזציה של התהליך ויציבות הציוד. נכון לעכשיו, התעשייה דוחפת לשימוש בטכנולוגיה בדרכים הבאות:
1. חומרים חדשים: מקלים על השימוש
המחקר והפיתוח של אבקות מתכת חדשות פועלים למצוא איזון בין עלות נמוכה לביצועים טובים. לדוגמה, חברה ייצרה חומר ניילון PA11 מבוסס ביו-על ידי מיצוי צמחי קיק. זה מקצץ עלויות ב-30% בהשוואה לפלסטיקה הנדסית מסורתית תוך שמירה על תכונות מכאניות נהדרות, מה שהופך אותו מושלם לייצור תבניות עבור פנים המכוניות. המחקר והפיתוח של חומרים חדשים, כגון סגסוגות אנטרופיה גבוהות וחומרים פונקציונליים שיפועיים, יאפשרו גם להשתמש בתבניות מודפסות תלת-ממדיות- במצבים שבהם הם צריכים להיות מסוגלים לעמוד בטמפרטורות גבוהות וקורוזיה.
2. ייצור אינטליגנטי: הפיכת הדברים למהירים ומדויקים יותר
אופטימיזציה של פרמטרים של AI וטכנולוגיות ניטור מקוונות יכולות לשנות את הגדרות ההדפסה בזמן אמת כדי להיפטר מתקלות. לדוגמה, חברה פרסמה תכונת השתלה אוטומטית השומרת על שגיאת שחבור התבנית בטווח של 0.05 מ"מ על ידי שימוש במיקום השוואת ביצועים. זה מאפשר לייצור המוני-תבניות גדולות. טכנולוגיית IoT יכולה גם לאפשר לך לנטר ולתקן פריטים מרחוק, מה שמוריד את הוצאות ההפעלה והתחזוקה שלהם והופך אותם לאמינים יותר.
3. עבודה משותפת בשרשרת התעשייתית ליצירת אקולוגיה פתוחה
חברות שמייצרות ציוד, מספקות חומרים ומייצרות תבניות עובדות יחד על מנת ליצור פתרון מלא של "חומרה+חומרים+שירותים". לדוגמה, חברה אחת מציעה פתרון מלא של "ציוד+תהליך+חומרים מתכלים". לציוד ה-UM600MT שלה יש גודל עיצוב של 400 מ"מ × 600 מ"מ × 500 מ"מ, שהוא גדול מספיק כדי להדפיס תבניות מכוניות ענקיות. כמו כן, פלטפורמת הענן תקשר בין משאבי עיצוב מרחבי העולם לצמתי ייצור באזורים שונים, ותיצור מודל עסקי חדש בשם "הדפסה מקומית והפצה גלובלית".