האם הדפסת תלת מימד מתכת תהפוך לתהליך המיינסטרים לייצור תבניות?

1. פריצת דרך טכנולוגית: מעבר מ"אימות אב טיפוס" ל"ייצור מסוף"
טכנולוגיית הדפסת תלת מימד מתכת עשתה כברת דרך מאז שימשה לראשונה בעיקר לבדיקת אבות טיפוס. עכשיו זה יכול ליצור חלקים מסוף ישירות. טכנולוגיית התכה של מיטת אבקת לייזר (LPBF) עשויה ליצור מבנים מסובכים שקשה ליצור בשיטות קיימות, כמו תעלות מי קירור קונפורמיות וצלעות חיזוק פנימיות, על ידי ערימת אבקות מתכת זו על גבי זו. מבנים אלה שימושיים מאוד להכנת תבניות. לדוגמה, מעגל מי הקירור הקונפורמי עשוי להפוך את מחזור ההזרקה לקצר הרבה יותר ולמוצר טוב יותר; צלעות החיזוק הפנימיות יכולות לחזק את התבנית ולהחזיק מעמד זמן רב יותר.

הדפסת מתכת תלת מימדית שימשה בהצלחה בתעשיית התעופה והחלל לייצור חלקים חשובים כמו להבי טורבינה וחירי דלק מנוע. הכנת פיית דלק מסוג מסוים של מנוע בדרך הישנה- דורשת חיבור של עשרות חלקים. עם זאת, בעזרת טכנולוגיית הדפסה תלת מימדית, היא הופכת למבנה אחד ומסובך יותר. זה לא רק הופך אותו לקל ועמיד יותר, אלא הוא גם מקצר את מחזור הייצור מחודשים לשבועות. פרדיגמת "ייצור מונחה עיצוב" זו משנה את האופן שבו חברות בעסקי ייצור הציוד הגבוה-מתחרות זו בזו.

2. עלות-יעילות: המעבר מ"חקר-עלויות גבוהות" ל"יישום בקנה מידה גדול-"
העלות-תועלת של הדפסת תלת-ממד מתכת היא מה שיהפוך את זה לנוהג נפוץ. יצירת תבניות בדרך הישנה- כרוכה בהרבה שלבים, כמו חיתוך, עיבוד שבבי פריקה חשמלית וחיתוך תיל. המשמעות היא שימוש בהרבה מכונות ושלבים שונים, מה שמייקר את התהליך מאוד. הדפסת תלת מימד מתכת משלבת את כל השלבים בהפיכת כל דבר לפריט אחד. זה מקל על התהליך ומצמצם את הצורך בעובדים ובציוד בחוליות האמצע.

לדוגמה, הכנת תבנית לחלק רכב מסוים נהגה לקחת 5 סטים של ציוד, 3 מפעילים ו-72 שעות של זמן עיבוד, שעלו 12,000 יואן. כעת, עם הדפסת תלת מימד מתכת, נדרש רק מכשיר אחד, מפעיל אחד ו-24 שעות של זמן הדפסה, והעלות ירדה ל-4,000 יואן, ירידה של 67%. כמו כן, הדפסת מתכת תלת מימדית משתמשת ביותר מ-95% מהחומר, וכל אבקת מתכת שאינה בשימוש עשויה להיות ממוחשבת, מה שמוזיל עוד יותר את מחירי החומרים.

העלות הראשונית של הציוד להדפסת תלת מימד מתכת גבוהה, ומהירות ההדפסה עדיין איטית יותר מזו של הזרקה מסורתית. אבל אם הטכנולוגיה תמשיך להשתפר ויותר אנשים יתחילו להשתמש בה בקנה מידה רחב, סביר להניח שעלות הציוד תמשיך לרדת ויעילות ההדפסה צפויה להמשיך לעלות. לדוגמה, יש להסיר שומנים ולחטא את שיטת הריסוס הדבק לאחר השימוש, אך היא מדפיסה פי 50 עד 100 מהר יותר מ-LPBF וצפויה להיות שימושית מאוד לייצור בקנה מידה גדול.

3. תרחיש יישום: מעבר מ"התאמה אישית גבוהה-ל"ייצור המוני"
הדפסת תלת-ממד מתכת עוברת לאט מהתאמה אישית-מתקדמת לייצור המוני בייצור תבניות. הדפסת מתכת תלת מימדית הפכה לדרך העיקרית ליצור חלקים מבניים וחלקים חיוניים מסובכים בתחומים כמו תעופה וחלל והגנה. הדפסת תלת מימד מתכת עשתה את דרכה בהדרגה למספר שלבים של ייצור תבניות במגזרים כמו ייצור מכוניות ואלקטרוניקה צריכה. הסיבה לכך היא שהוא יכול להסתגל במהירות לשינויים בעיצוב וליצור קבוצות קטנות של מוצרים מותאמים אישית.

במגזר האלקטרוניקה הצרכנית, למשל, ככל שמהירות איטרציית המוצר גדלה, התבניות היו חייבות להיות גמישות יותר ומגיבות יותר. טכנולוגיית הדפסת תלת מימד מתכת יכולה להפוך במהירות דגמי עיצוב לתבניות אמיתיות, ותהליך ההידוק לוקח פחות זמן, מה שהופך את מחזור ייצור התבנית לקצר הרבה יותר. הדפסת תלת מימד מתכת יכולה להוזיל את עלויות מחזור הייצור ולהפוך את הייצור ליעיל יותר לייצור קבוצות קטנות של סוגים שונים של מוצרים יצוקים בהזרקה.

הדפסת תלת מימד מתכת הראתה גם הבטחה רבה לתיקון וייצור מחדש של תבניות. באמצעות שיטות כמו השקעת אנרגיה מכוונת (DED), חלקי תבניות בלויים-ניתנים לתיקון ולייצר מחדש במהירות, מה שמאריך את חיי התבניות ומוריד את עלויות הייצור.

4. שיתוף פעולה בשרשרת תעשייתית: מעבר מ"פריצת דרך נקודתית" ל"בנייה אקולוגית"
הדפסת תלת מימד מתכת צריכה להיות הדרך העיקרית לייצור תבניות, ויש להקים מערכת אקולוגית של שרשרת תעשייתית מלאה. משמעות הדבר היא שספקי חומר במעלה הזרם, יצרני ציוד באמצע הזרם וספקי שירותי יישומים במורד הזרם חייבים לעבוד בשיתוף פעולה הדוק. זה גם אומר שצריך לבנות מערכות סטנדרטיזציה ולפתח כישרון.

כשזה מגיע לחומרים, אבקות מתכת בעלות ביצועים גבוהים- חשובות מאוד למחקר ולשימוש. באמצעות טכנולוגיות ייצור אבקת אטומיזציה חדשות, חברות מקומיות יצרו בהצלחה אבקות סגסוגת טיטניום-תעופה עם תכולת חמצן מתחת לרמה מסוימת. האיכויות המכניות של אבקות אלו עומדות במפרט של חלקים מזויפים. העלייה בשימוש בחומרים ידידותיים-לסביבה עוזרת גם היא לשנות את הייצור הירוק. לדוגמה, חומצה פולילקטית (PLA) וחומרים ביולוגיים מתכלים אחרים זוכים לפופולריות רבה בקרב הצרכנים.

לשוק של ציוד להדפסה תלת-ממדית מתכת-תעשייתי יש דפוס "תחרות כפולה" בכל הנוגע לציוד. חברות מקומיות ביצעו תחליפים מובחנים בתעשיות הצבאיות ובתעשיות האנרגיה החדשות על ידי ייצור ציוד גדול והורדת עלויות. חברה בנתה מדפסת תלת מימד מתכת ענקית שהדפיסה בהצלחה את כל המסגרת של סוג מסוים של מיכל אחסון דלק רקטי. זה מראה שסין היא הטובה בעולם בייצור רכיבים מבניים גדולים.

ארגון התקינה הבינלאומי (ISO) קבע סטנדרטים לטכנולוגיות ייצור תוספים המכסים תחומים חשובים לרבות בדיקת חומרים, ציוד כיול והקפדה על איכות גבוהה. קבוצות תעשיות מקומיות גם היו אחראיות על פיתוח תקנים קבוצתיים להדפסת תלת מימד דנטלית, מה שסייע לשמור על סדר בשוק ועזר לעסק לצמוח בצורה בריאה.