Kako primijeniti metalnu 3D štampu u automobilskoj industriji kalupa?

一, Tehnološki proboj: od "proizvodnje složenih struktura" do "prilagođavanja performansi"
Glavna prednost metalne 3D štampe je ta što može napraviti stvari sa "slobodnim dizajnom" i "integracijom performansi strukture materijala". Selektivno lasersko topljenje (SLM) i topljenje elektronskim snopom (EBM) su dvije metode koje se mogu koristiti za slaganje metalnog praha sloj po sloj kako bi se napravili komplikovani geometrijski uzorci. Ovo je veliki napredak u odnosu na standardnu ​​obradu oblika kalupa.
1. Fleksibilni kanal za hlađenje: ogroman korak naprijed za performanse kalupa
Efikasnost hlađenja kalupa za injektiranje i{0}}lijevanje pod pritiskom direktno utiče na kvalitet i ciklus procesa oblikovanja proizvoda. Većinu vremena, kanali vode za hlađenje u tradicionalnim kalupima su ravni, što otežava prilagođavanje površini šupljine kalupa. To uzrokuje neravnomjerno hlađenje i mijenja oblik proizvoda. Metalna 3D štampa može napraviti nepravilne vodene puteve poput spiralnih i biomimetičkih grana drveća. Ovo povećava kontaktnu površinu između rashladne tekućine i šupljine kalupa za više od tri puta, prepolovljuje ciklus hlađenja i podiže stopu certifikacije proizvoda na preko 99%. Na primjer, kompanija je koristila tehnologiju 3D štampanja za izradu kalupa za{9}}lijevanje glave cilindra. Time je skraćeno vrijeme proizvodnje sa 2 mjeseca na 2 sedmice, produžio vijek trajanja kalupa na preko 100.000 puta i dobio stopu prinosa proizvoda od 100%.
2. Lagana struktura: "smanjenje težine i poboljšanje efikasnosti" kalupa
Automobilski kalupi moraju biti u stanju podnijeti vrlo visoke temperature i pritiske. Kako bi bili sigurni da su jaki, tradicionalni dizajni uglavnom koriste čvrste strukture. To čini kalup teškim i daje mu veliku inerciju, što obradu čini manje preciznom i manje efikasnom. Koristeći tehnologije optimizacije topologije, metalna 3D štampa može učiniti kalup za 20% do 30% lakšim, a da pritom zadrži njegovu robusnost. Na primjer, određena automobilska firma pravi kalupe za kućište električnog pogona od legure aluminijuma koristeći tehnologiju 3D štampanja. Upotrebom integrisanog oblikovanja i dizajniranjem zidova koji su veoma tanki, težina kućišta se smanjuje za 20%, proces obrade se smanjuje za 50%, a stopa iskorišćenja materijala se povećava za 40%.
3. Velika promjena u načinu na koji materijali funkcionišu: od "univerzalizacije" do "scenarija"
Novi metalni materijali za 3D štampanje omogućavaju izradu kalupa koji rade na različite načine. Možete koristiti standardni H13 alatni čelik, legure visoke-entropije ili gradijent funkcionalne materijale da napravite 3D-štampane kalupe koji su tvrđi, otporniji na habanje i koroziju i bolji za različite namjene. Na primjer, kompanija je napravila čelični prah H13 ojačan nano volfram karbidom, koji čini kalup tvrđim do HRC 60, a zadržava njegovu veliku žilavost. Ovo zadovoljava potrebe za visokom temperaturom i visokim pritiskom kalupa za turbinske diskove avionskih motora.
2, Scenariji aplikacije: Od "prototipa validacije" do "velike-proizvodnje"
Metalni kalupi za 3D štampu imaju drugačiju strukturu troškova od tradicionalnih metoda. Cijene opreme i materijala su veće, ali koraci dizajna kalupa, probne proizvodnje i modifikacije više nisu potrebni. Ukupni trošak se smanjuje kako se povećava veličina proizvodne serije. Trenutno se može koristiti u tri glavne situacije:
1. Kalupi složene strukture: prevazilaženje granica tradicionalne proizvodnje
3D štampa može znatno ubrzati razvojni ciklus za kalupe sa delikatnim teksturama, dubokim šupljinama ili rekama koje nisu ravne. Na primjer, jedna kompanija koristi 3D štampanje za izradu kalupa za štancanje uzoraka cipela. Time se skraćuje vrijeme potrebno od dizajna do isporuke sa šest sedmica na deset dana i omogućava personalizirano prilagođavanje prema potrebama malih količina i širokog spektra proizvoda. COMAC C929 koristi SLM za štampanje kalupa za potporu krila od legure titanijuma u vazduhoplovstvu. To čini kalupe mnogo lakšim i jačim.
2. Kalupi s puno dodane vrijednosti: garantuju i performanse i preciznost.
U sferi novih energetskih vozila, kalupi za osnovne dijelove kao što su baterije i motori moraju biti vrlo precizni i dobro funkcionirati. 3D tehnologija štampanja može napraviti kalupe sa "jednokratnim-oblikovanjem", što sprječava nakupljanje grešaka kada se kalupi nekoliko puta stežu u tradicionalnim postupcima. Na primjer, posao sa novim energetskim vozilima koristi tehnologiju 3D štampanja za izradu integriranih kalupa za oblikovanje šasije, što smanjuje operacije zavarivanja, čini vozila čvršćima i ubrzava cikluse razvoja kalupa za 80%.
3. Popravka i obnova kalupa: smanjenje troškova tokom cijelog životnog ciklusa
Da popravite kalup na stari{0}}način, morate izrezati oštećene slojeve pomoću žice i električnog pražnjenja, a zatim ih ponovo zavariti zajedno. Ovo traje dugo i košta mnogo novca. 3Tehnologija D štampanja može izvršiti "precizne popravke" na oštećenim područjima kalupa, a tehnologija laserskog taloženja (LC) može brzo vratiti kalup u prvobitnu veličinu i performanse. Na primjer, jedna kompanija je koristila LC tehnologiju za fiksiranje površine šupljine kalupa za štancanje. Ovo je skratilo vrijeme popravke sa 7 dana na 2 dana, smanjilo troškove za 50% i vratilo originalnu preciznost kalupa.
3, Trendovi u industriji: od "tehnološke supstitucije" do "ekološkog restrukturiranja"
Da bi metalni kalupi za 3D štampanje bili češći, moramo prevazići tri velika problema: cenu materijala, standardizaciju procesa i stabilnost opreme. Upravo sada, industrija se zalaže za korištenje tehnologije na sljedeće načine:
1. Novi materijali: olakšavaju upotrebu
Istraživanje i razvoj novih metalnih prahova radi na pronalaženju ravnoteže između niske cijene i dobrih performansi. Na primjer, kompanija je napravila bio-najlon PA11 materijal na bazi bio{1}}a ekstrakcijom biljaka ricinusa. Ovo smanjuje troškove za 30% u odnosu na tradicionalnu inženjersku plastiku, a zadržava odlična mehanička svojstva, što je čini savršenom za izradu kalupa za unutrašnjost automobila. Proučavanje i razvoj novih materijala, kao što su legure visoke{6}}entropije i funkcionalni materijali s gradijentom, također će omogućiti korištenje 3D-štampanih kalupa u situacijama kada moraju biti u stanju izdržati visoke temperature i koroziju.
2. Inteligentna proizvodnja: čini stvari bržim i preciznijim
Optimizacija AI parametara i tehnologije za praćenje na mreži mogu promijeniti postavke štampanja u realnom vremenu kako bi se riješili grešaka. Na primjer, kompanija je objavila funkciju automatskog cijepljenja koja zadržava grešku spajanja kalupa na 0,05 mm korištenjem referentne lokacije. Ovo omogućava masovnu-proizvodnju velikih kalupa. IoT tehnologija vam također može omogućiti da nadgledate i popravljate stavke s udaljenosti, što smanjuje troškove njihovog rada i održavanja i čini ih pouzdanijim.
3. Zajednički rad u industrijskom lancu na stvaranju otvorene ekologije
Kompanije koje proizvode opremu, isporučuju materijale i prave kalupe rade zajedno na stvaranju kompletnog rješenja "hardver+materijali+usluge". Na primjer, jedna kompanija nudi kompletno rješenje "oprema+proces+potrošni materijal". Njegova UM600MT oprema ima veličinu oblikovanja od 400 mm × 600 mm × 500 mm, što je dovoljno veliko za štampanje ogromnih kalupa za automobile. Takođe, platforma u oblaku bi povezala dizajnerske resurse iz celog sveta sa proizvodnim čvorovima u različitim oblastima, stvarajući novi poslovni model nazvan „lokalno štampanje i globalna distribucija“.