Kaip metalinis 3D spausdinimas gali padėti sutrumpinti pelėsių gamybos ciklą?

一, Proceso pertvarkymas: perėjimas nuo „serijinio apdorojimo“ prie „lygiagrečios gamybos“
Tradicinėje formų gamyboje naudojama „serijinio apdorojimo“ paradigma, kai kiekviena operacija atliekama nuosekliai, o bet koks vėlavimas bet kurioje jungtyje lemtų bendrą ilgesnį ciklą. Pavyzdžiui, tam tikro automobilių dalių gamintojo standartinis pelėsių gamybos procesas trunka 120 valandų vien tik elektrodų apdirbimo ir iškrovimo apdirbimo fazėse. Tai reiškia, kad yra didesnė klaidų tikimybė, nes yra tiek daug tvirtinimo ir padėties nustatymo žingsnių. Naudojant „lygiagrečios gamybos“ režimą, metalo 3D spausdinimo technologija be jokių laiko spragų integruoja tris pagrindinius projektavimo, spausdinimo ir tolesnio apdorojimo etapus, o tai yra didelis pokytis, palyginti su senais metodais:
Dizaino ir spausdinimo integravimas: Baigę formų dizainą 3D modeliavimo programinėje įrangoje, dizaineriai gali iš karto sukurti gabalų duomenis ir išsiųsti juos į 3D spausdintuvus negamindami elektrodų, nerašydami CNC instrukcijų ar nenagrinėdami proceso. „Zhongrui Technology“ tam tikrai buitinių prietaisų įmonei pagaminta oro kondicionavimo apvalkalo forma nuo projektavimo iki spausdinimo trunka tik 72 valandas, o tai yra 60% trumpesnė nei standartinė technika.
Lygiagretus kelių užduočių apdorojimas: spausdinant įranga vienu metu gali pagaminti kelis formos komponentus, todėl nereikia dalyvauti žmonėms. Pavyzdžiui, tam tikras liejimo formų gamintojas naudoja dvigubą lazerinį metalinį 3D spausdintuvą, kad vienu metu per 48 valandas būtų sukurta 16 įgaubtų formų ertmių. Tai 8 kartus greičiau nei įprastas vientisas apdorojimas.
Lengvesnis tolesnio{0}}apdorojimo procesas: norint pereiti prie bandomosios formos etapo, spausdintoje formoje tereikia atlikti kelis pagrindinius veiksmus, pvz., nupjauti laidus, nuimti atramą ir pašildyti formą. Remiantis elektroninės jungties formos atvejo analize, 3D spausdintų formų apdaila užtrunka 70 % mažiau laiko nei tradicinės formos, todėl nereikia kartoti to paties darbo.
2, Proceso naujovės: lengva konstrukcija ir periodiškas konforminio aušinimo suspaudimas
Formos aušinimo sistema yra didelė gamybos ciklo dalis. Dėl ribotos architektūros tradicinių tiesių vandens kanalų formų temperatūra paprastai būna nevienoda ir jiems reikia ilgesnio aušinimo laiko, kad gaminiai nepakeistų formos. Metalo 3D spausdinimo technologija pagerina aušinimo efektyvumą ir gamybos ciklą, naudodama du naujus procesus:
Konforminio aušinimo vandens kanalo dizainas: dizaineriai gali naudoti 3D spausdinimo „laisvo liejimo“ aspektą, kad sukurtų spiralines, tinklelio arba biomimetines srauto kanalo formas, kurios labai tvirtai derėtų prie formos ertmės. Tam tikrai transporto priemonės buferio formai panaudojus konformišką vandens kelią, liejimo įpurškimo ciklas sutrumpėjo nuo 45 sekundžių iki 30 sekundžių, o metinis vieno įrenginio gamybos pajėgumas padidėjo 120 000 vienetų. Konforminis vandens kelias yra dar svarbesnis, nes jis pašalina „aušinimo akląją zoną“, kurią turi tradiciniai vandens keliai. Tai sumažina gaminio deformacijos greitį nuo 0,8% iki 0,2%, o išeigą padidina iki 99,5%, o tai sumažina laiką, reikalingą pelėsių bandymams ir perdirbimui.
Lengvas konstrukcijos optimizavimas: topologijos optimizavimo technologija gali padėti metaliniam 3D spausdinimui iš formų išimti papildomas medžiagas, kurios gali sumažinti svorį 30–50 %, tuo pačiu užtikrinant konstrukcijos tvirtumą. Vėjo energijos įrangą gaminanti įmonė 2-metrų pločio ašmenų formą padalijo į 8 lengvus modulius, skirtus spausdinti. Tai sumažina siuntimo išlaidas 40%. Vieno modulio pakeitimo laikas taip pat sutrumpėjo nuo 2 valandų iki 30 minučių, o tai labai sutrumpina pelėsių priežiūros ciklą.
3, medžiagų optimizavimas: periodiniai pasiekimai didelio našumo lydinių ir kompozitinių medžiagų srityje
Pelėsių medžiagų veikimo būdas turi tiesioginės įtakos tam, kaip sunku jas apdoroti ir kiek laiko užtrunka ką nors pagaminti. Kadangi tradicinis liejimo plienas yra gana kietas ir prastai praleidžia šilumą, jį reikia kelis kartus termiškai -apdoroti ir apdirbti labai tiksliai, kad atitiktų naudojimo poreikius. Tačiau metalo 3D spausdinimo technologija įveikia standartinių medžiagų veikimo ribas, pakeisdama medžiagų gamybos ir naudojimo būdus.
Tiesioginis aukštos temperatūros lydinių spausdinimas: tam tikras turbininių variklių gamintojas naudoja 3D spausdinimą, kad iš aukštos temperatūros lydinių iš nikelio{2}}pagrindo gamintų spiralę. Optimizuojant lazerio nustatymus ir atramines struktūras, jis pasiekia 100 000 nesandarių{7} ciklų esant aukštai-600 laipsnių temperatūrai. Jo tarnavimo laikas yra tris kartus ilgesnis nei tradicinių liejinių, o vėliau jo nereikia karštai izostatiškai spausti, todėl gamybos ciklas sutrumpėja 20%.
Vario lydinio efektyvus šilumos išsklaidymas: duomenų centro paslaugų teikėjas naudoja 3D spausdintus vario lydinio skysčiu aušinamus modulius, kurių šilumos laidumas yra 398 W/(m · K). Dėl to jie 60% efektyviau šalina šilumą nei aliuminio moduliai. Integruotas spausdinimas pašalina suvirinimo siūlės nutekėjimo riziką, todėl serverio šilumos išsklaidymo sistemos derinimo laikas sutrumpėja nuo 7 iki 3 dienų.
Funkcinis kompozitinių medžiagų integravimas: 3D spausdinimas iš metalo gali suderinti praktines struktūras, tokias kaip aušinimo kanalai, išmetimo kaiščiai ir išmetimo angos. Dėl integruoto dizaino dalių skaičius tam tikroje automobilio vidaus formoje sumažėjo nuo 127 iki 38. Laikas, per kurį surenkama forma, sutrumpėjo 70 %, o formos nutekėjimo greitis sumažėjo iki mažiau nei 0,1 %, nes yra mažiau sandarinimo jungčių.
4, atvejo tyrimas: ciklinis perėjimas nuo laboratorijos prie gamybos linijos
Medicininių formų srityje tam tikra medicinos prietaisų įmonė naudoja metalo 3D spausdinimo technologiją, gamindama ortopedines implantų formas. Įpurškimo liejimo ciklas sumažinamas nuo 120 sekundžių iki 75 sekundžių dėl konformiškos aušinimo konstrukcijos. Produkto dydžio stabilumas padidinamas 50%, o dienos gamybos pajėgumai siekia nuo 500 vienetų iki 800 vienetų. Tai patenkina greitosios medicinos pagalbos priemonių poreikį.
Plataus vartojimo elektronikos pramonėje viena mobiliuosius telefonus gaminanti įmonė naudoja 3D spausdinimą, kad gamina formas USB viršutiniams dangčiams. Patobulinus konformišką vandens kelio dizainą, įpurškiamų komponentų liejimo ciklas sutrumpėja 45%, o tiesioginio prekių praėjimo greitis padidėja nuo 82% iki 95%. Taip yra todėl, kad netolygus aušinimas sukelia mažiau paviršiaus defektų. Dėl to laikas, reikalingas naujiems produktams pristatyti, žymiai sutrumpėja.
Tam tikra įmonė, gaminanti lėktuvų variklius kosminėje erdvėje, pradėjo naudoti 3D spausdintas titano lydinio turbinų menčių formas. Dėl lengvo dizaino ir patobulintos topologijos formos svoris sumažėjo 40%. Taip pat pelėsių taisymo ciklas sutrumpėjo nuo 15 dienų iki 3 dienų, nes terminio apdorojimo deformacija sumažėjo. Tai užtikrina, kad variklio peiliai visada būtų pasiekiami.