Kako metalna 3D štampa može pomoći da se skrati ciklus proizvodnje kalupa?

一, Refaktoriranje procesa: Prelazak sa "serijske obrade" na "paralelnu proizvodnju"
Tradicionalna proizvodnja kalupa koristi paradigmu "serijske obrade", gdje se svaka operacija izvodi u nizu, a svako kašnjenje u bilo kojoj vezi rezultiralo bi ukupnim dužim ciklusom. Na primjer, standardni proces proizvodnje kalupa za određenog proizvođača autodijelova traje 120 sati samo za faze obrade elektroda i pražnjenja. To znači da postoji veća šansa da napravite greške jer postoji toliko mnogo koraka stezanja i pozicioniranja. Sa "paralelnom proizvodnjom", tehnologija 3D štampanja metala integriše tri glavna koraka dizajna, štampanja i naknadne{5}}obrade bez ikakvih vremenskih razmaka, što je velika promjena u odnosu na stare metode:
Integracija dizajna i štampe: Nakon završetka dizajna kalupa u softveru za 3D modeliranje, dizajneri mogu odmah napraviti podatke o rezovima i poslati ih na 3D štampače bez potrebe za pravljenjem elektroda, pisanjem CNC instrukcija ili ispitivanjem procesa. Kalup kućišta klima uređaja proizveden od strane Zhongrui Technology za određenu firmu kućnih aparata traje samo 72 sata od dizajna do štampanja, što je 60% kraće od standardnih tehnika.
Paralelna obrada više zadataka: Oprema može napraviti nekoliko komponenti kalupa odjednom tokom štampanja, tako da nema potrebe da ljudi budu uključeni. Na primjer, određeni proizvođač kalupa za-lijevanje pod pritiskom koristi dvostruki laserski metalni 3D štampač da napravi 16 konkavnih šupljina kalupa u isto vrijeme za 48 sati. Ovo je 8 puta brže od tipične obrade jednog komada.
Lakši proces{0}}proces obrade: Da bi došao do faze probnog kalupa, odštampani kalup treba da prođe samo neke osnovne korake, kao što je rezanje žica, uklanjanje nosača i zagrijavanje kalupa. Prema studiji slučaja kalupa za elektronski konektor, 3D štampanim kalupima je potrebno 70% manje vremena da se završe od tradicionalnih kalupa i nema potrebe da se isti posao radi iznova i iznova.
2, Inovacija u procesu: Lagana konstrukcija i periodično djelovanje kompresije konformnog hlađenja
Sistem za hlađenje kalupa je veliki dio proizvodnog ciklusa. Zbog svoje ograničene arhitekture, tradicionalni kanali za vodu s ravnim otvorom obično imaju nedosljedne temperature kalupa i potrebno im je duže vrijeme hlađenja kako bi spriječili promjenu oblika proizvoda. Tehnologija metalne 3D štampe poboljšava i efikasnost hlađenja i proizvodni ciklus koristeći dva nova procesa:
Dizajn konformnog kanala za rashladnu vodu: Dizajneri mogu koristiti aspekt "slobodnog oblikovanja" 3D štampe kako bi napravili spiralne, mrežaste ili biomimetičke oblike kanala protoka koji se vrlo čvrsto uklapaju u šupljinu kalupa. Nakon korištenja konformnog plovnog puta za određeni kalup za odbojnike vozila, ciklus brizganja je skraćen sa 45 sekundi na 30 sekundi, a godišnji proizvodni kapacitet jednog uređaja porastao je za 120.000 komada. Konformni plovni put je još važniji jer se oslobađa "hladne mrtve tačke" koju imaju tradicionalni plovni putevi. Ovo smanjuje stopu savijanja proizvoda sa 0,8% na 0,2% i podiže stopu prinosa na 99,5%, što smanjuje vrijeme potrebno za testiranje kalupa i ponovnu obradu.
Lagana strukturna optimizacija: Tehnologija optimizacije topologije može pomoći metalnom 3D štampanju da izvuče dodatne materijale iz kalupa, što može smanjiti težinu za 30% do 50% dok i dalje osigurava da je struktura čvrsta. Kompanija koja proizvodi opremu za energiju vjetra podijelila je kalup sa oštricama širine 2-metra na 8 laganih modula za štampanje. Ovo smanjuje troškove slanja za 40%. Vrijeme potrebno za zamjenu jednog modula također je skraćeno sa 2 sata na 30 minuta, što uvelike skraćuje ciklus održavanja kalupa.
3, Optimizacija materijala: Periodični prodori u legure i kompozitne materijale visokih{1}}
Način na koji materijali kalupa rade ima direktan utjecaj na to koliko je teško obraditi i koliko dugo je potrebno da se bilo šta napravi. Budući da je tradicionalni čelik za kalup prilično tvrd i ne prenosi dobro toplinu, potrebno ga je toplinski-tretirati nekoliko puta i mašinski obrađivati ​​vrlo precizno kako bi odgovarao potrebama upotrebe. Ali tehnologija metalne 3D štampe prevazilazi granice performansi standardnih materijala mijenjajući način na koji su materijali napravljeni i način na koji se koriste.
Direktno štampanje visoko-legura na visokim temperaturama: Određeni proizvođač turbinskih motora koristi 3D štampanje za izradu voluta od visokotemperaturnih legura-na bazi nikla-. Postiže 100.000 ciklusa-bez curenja u okruženju visoke-temperature od 600 stepeni optimizacijom postavki lasera i struktura podrške. Životni vek mu je tri puta duži od tradicionalnog odlivaka, a ne treba ga naknadno vruće izostatski prešati, što skraćuje proizvodni ciklus za 20%.
Efikasno odvođenje toplote od legure bakra: Pružalac usluga u data centru koristi 3D štampane module od legure bakra sa tečnim hlađenjem sa toplotnom provodljivošću od 398W/(m·K). Ovo ih čini 60% efikasnijim u oslobađanju od toplote od aluminijumskih modula. Integrisano štampanje oslobađa se rizika od curenja zavara, što skraćuje vreme potrebno za otklanjanje grešaka u sistemu odvođenja toplote servera sa 7 na 3 dana.
Funkcionalna integracija kompozitnih materijala: 3D štampanje metala može učiniti da praktične strukture kao što su kanali za hlađenje, igle za izbacivanje i izduvni otvori rade zajedno. Kroz integrirani dizajn, broj dijelova u datom kalupu unutrašnjosti automobila smanjen je sa 127 na 38. Vrijeme potrebno za sastavljanje kalupa je smanjeno za 70%, a stopa curenja iz kalupa je pala na manje od 0,1% jer ima manje zaptivnih karika.
4, Studija slučaja: ciklični pomak od laboratorije do proizvodne linije
U oblasti medicinskih kalupa, određena kompanija za medicinske uređaje koristi tehnologiju metalne 3D štampe za izradu ortopedskih kalupa za implantate. Ciklus brizganja je smanjen sa 120 sekundi na 75 sekundi zahvaljujući konformnom dizajnu hlađenja. Stabilnost veličine proizvoda je povećana za 50%, a dnevni kapacitet proizvodnje kreće se od 500 komada do 800 komada. Ovo zadovoljava potrebe za hitnim medicinskim zalihama.
U industriji potrošačke elektronike, jedna kompanija koja proizvodi mobilne telefone koristi 3D štampanje za izradu kalupa za USB gornje poklopce. Poboljšanjem konformnog dizajna plovnog puta, ciklus oblikovanja za brizgane komponente se smanjuje za 45%, a brzina direktnog prolaza robe se povećava sa 82% na 95%. To je zato što neravnomjerno hlađenje uzrokuje manje površinskih oštećenja. To znatno skraćuje vrijeme potrebno za lansiranje novih proizvoda.
Određena kompanija koja proizvodi motore za avione u oblasti vazduhoplovstva počela je da koristi 3D štampane kalupe za turbine od legure titanijuma. Težina kalupa smanjena je za 40% zahvaljujući laganom dizajnu i poboljšanju topologije. Takođe, ciklus popravke kalupa je skraćen sa 15 dana na 3 dana otkako je deformacija termičke obrade opala. Ovo osigurava da su oštrice motora uvijek dostupne.