Czy druk 3D metalu stanie się głównym procesem w produkcji form?

1. Przełom technologiczny: przejście od „weryfikacji prototypu” do „produkcji terminala”
Technologia druku 3D w metalu przeszła długą drogę, odkąd po raz pierwszy została wykorzystana głównie do sprawdzania prototypów. Teraz może bezpośrednio tworzyć elementy końcowe. Technologia laserowego topienia łoża proszkowego (LPBF) może prowadzić do powstania skomplikowanych struktur, które są trudne do wykonania przy użyciu istniejących metod, takich jak konforemne kanały wody chłodzącej i wewnętrzne żebra wzmacniające, poprzez układanie proszków metali jeden na drugim. Struktury te są bardzo przydatne do wykonywania form. Na przykład konformalny obieg wody chłodzącej może znacznie skrócić cykl formowania wtryskowego, a produkt będzie lepszy; wewnętrzne żebra wzmacniające mogą sprawić, że forma będzie mocniejsza i będzie trwać dłużej.

Druk 3D z metalu jest z powodzeniem stosowany w przemyśle lotniczym do wytwarzania ważnych części, takich jak łopatki turbin i dysze paliwowe silników. Wykonanie pewnego rodzaju dyszy paliwowej silnika w-tradycyjny sposób wymaga złożenia dziesiątek części. Dzięki technologii druku 3D jest on jednak składany w jedną, bardziej skomplikowaną konstrukcję. Dzięki temu jest nie tylko lżejszy i trwalszy, ale także skraca cykl produkcyjny z miesięcy do tygodni. Ten paradygmat „produkcji opartej na projektowaniu” zmienia sposób, w jaki firmy-z branży produkcyjnej sprzętu najwyższej klasy konkurują ze sobą.

2. Opłacalność-: przejście od „eksploracji-o wysokich kosztach” do „zastosowań-na dużą skalę”
Opłacalność-druku 3D z metalu sprawi, że stanie się ona powszechną praktyką. Wykonywanie form w staromodny-sposób obejmuje wiele faz, takich jak cięcie, obróbka elektroerozyjna i cięcie drutem. Oznacza to użycie wielu różnych maszyn i etapów, co sprawia, że ​​proces jest bardzo kosztowny. Drukowanie 3D metalu łączy wszystkie etapy tworzenia czegokolwiek w jeden przedmiot. Ułatwia to proces i ogranicza zapotrzebowanie na pracowników i sprzęt w środkowych ogniwach.

Na przykład wykonanie formy do określonej części samochodu wymagało 5 zestawów sprzętu, 3 operatorów i 72 godzin przetwarzania, co kosztowało 12 000 juanów. Teraz, dzięki drukowi 3D z metalu, wystarczy jedno urządzenie, jeden operator i 24 godziny drukowania, a koszt spadł do 4000 juanów, co oznacza spadek o 67%. Ponadto druk 3D z metalu zużywa ponad 95% materiału, a niewykorzystany proszek metalu można poddać recyklingowi, co jeszcze bardziej obniża cenę materiałów.

Początkowy koszt sprzętu do drukowania 3D z metalu jest wysoki, a prędkość drukowania jest wciąż wolniejsza niż w przypadku tradycyjnego formowania wtryskowego. Jeśli jednak technologia będzie się stale udoskonalać i coraz więcej osób zacznie z niej korzystać na szeroką skalę, koszty sprzętu prawdopodobnie będą nadal spadać, a wydajność drukowania prawdopodobnie będzie nadal rosła. Na przykład metoda klejenia natryskowego wymaga odtłuszczenia i spiekania po użyciu, ale drukuje 50 do 100 razy szybciej niż LPBF i przewiduje się, że będzie bardzo przydatna w przypadku-produkcji na dużą skalę.

3. Scenariusz zastosowania: przejście od „-zaawansowanej personalizacji” do „produkcji masowej”
Druk 3D w metalu powoli odchodzi od-zaawansowanej personalizacji do masowej produkcji w procesie wytwarzania form. Druk 3D z metalu stał się głównym sposobem wytwarzania skomplikowanych części konstrukcyjnych i niezbędnych elementów w takich dziedzinach, jak lotnictwo i obrona. Druk 3D z metalu stopniowo wkroczył na kilka etapów produkcji form w sektorach takich jak produkcja samochodów i elektroniki użytkowej. Dzieje się tak dlatego, że potrafi szybko dostosować się do zmian projektowych i wytwarzać małe partie spersonalizowanych produktów.

Na przykład w sektorze elektroniki użytkowej wraz ze wzrostem szybkości iteracji produktu formy musiały być bardziej elastyczne i responsywne. Technologia druku 3D z metalu pozwala szybko zamienić modele projektowe w prawdziwe formy, a proces mocowania zajmuje mniej czasu, co znacznie skraca cykl wykonania formy. Druk 3D z metalu może obniżyć koszty cyklu produkcyjnego i zwiększyć efektywność produkcji w przypadku wytwarzania małych partii różnych typów produktów formowanych wtryskowo.

Druk 3D metalu okazał się również bardzo obiecujący w zakresie naprawy i regeneracji form. Dzięki zastosowaniu metod takich jak ukierunkowane osadzanie energetyczne (DED) zużyte-sekcje form można szybko naprawić i zregenerować, co wydłuża żywotność form i obniża koszty produkcji.

4. Współpraca w ramach łańcucha przemysłowego: przejście od „przełomu jednopunktowego” do „budownictwa ekologicznego”
Drukowanie 3D z metalu musi być głównym sposobem wytwarzania form i należy stworzyć pełny ekosystem łańcucha przemysłowego. Oznacza to, że dostawcy materiałów wyższego szczebla, producenci sprzętu średniego szczebla i dostawcy usług aplikacyjnych na niższym szczeblu muszą ściśle ze sobą współpracować. Oznacza to również, że należy zbudować systemy standaryzacji i rozwijać talenty.

Jeśli chodzi o materiały,-proszki metali o wysokiej wydajności są bardzo ważne w badaniach i zastosowaniach. Stosując nowe technologie produkcji proszków atomizacyjnych, krajowe firmy z powodzeniem wytwarzały-proszki stopu tytanu klasy lotniczej o zawartości tlenu poniżej pewnego poziomu. Właściwości mechaniczne tych proszków odpowiadają specyfikacjom dla części kutych. Wzrost wykorzystania materiałów-przyjaznych środowisku pomaga również zmienić ekologiczną produkcję. Na przykład kwas polimlekowy (PLA) i inne biodegradowalne materiały pochodzenia biologicznego szybko zyskują popularność wśród konsumentów.

Na rynku sprzętu do drukowania 3D z metalu-do zastosowań przemysłowych panuje tendencja „dwutorowej konkurencji”, jeśli chodzi o sprzęt. Krajowe firmy dokonały zróżnicowanych substytucji w przemyśle wojskowym i nowej energetyce, produkując duży sprzęt i obniżając koszty. Firma zbudowała bardzo ogromną metalową drukarkę 3D, która z powodzeniem wydrukowała całą konstrukcję pewnego rodzaju zbiornika paliwa rakietowego. To pokazuje, że Chiny są najlepsze na świecie w wytwarzaniu dużych elementów konstrukcyjnych.

Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO) ustanowiła standardy dla technologii wytwarzania przyrostowego, które obejmują ważne obszary, w tym testowanie materiałów, kalibrację sprzętu i zapewnianie wysokiej jakości. Krajowe grupy branżowe były również odpowiedzialne za opracowywanie grupowych standardów dotyczących dentystycznego druku 3D, co pomogło utrzymać porządek na rynku i pomogło w zdrowym rozwoju firmy.