آیا پرینت سه بعدی فلزی می تواند به طور کامل جایگزین روش های سنتی ساخت قالب شود؟

一، تفاوت اصلی بین تولید افزودنی و کاهشی از نقطه نظر فنی
«ذوب و انباشته شدن لایه به لایه دیجیتالی» همان چیزی است که پرینت سه بعدی فلزی در مورد آن است. به عنوان مثال، ذوب انتخابی لیزر (SLM) تنها انواع خاصی از پودر فلز را با استفاده از پرتوهای لیزر پر انرژی ذوب می کند. سپس لایه به لایه اشکال سه بعدی می‌سازد و فضاهای داخلی پیچیده، کانال‌های خنک‌کننده منسجم و سایر ساختارها را مستقیماً بدون نیاز به قالب می‌سازد. فناوری پلاتینیوم یک راه آبی به شکل رگه-بیومیمتیک برای قالب جعبه های باتری خودروهای انرژی جدید ایجاد کرد که چرخه قالب گیری تزریقی را تا 35% کاهش داده و راندمان خنک کننده را تا 40% بهبود بخشیده است. انجام این کار با روش های استاندارد حفاری و فرز کاری دشوار است.
از طرف دیگر، قالب‌سازی سنتی از «فرآوری تفریق‌آمیز» (مانند آسیاب CNC و ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی) و «شکل‌دهی مواد برابر» (مانند ریخته‌گری و آهنگری) استفاده می‌کند. نحوه کار این فرآیندها به این معنی است که طراحی قالب باید امکان پردازش را در نظر بگیرد. برای مثال، در قالب‌های قالب‌گیری سنتی، کانال آب خنک‌کننده اغلب شکسته یا مستقیم است. این به این دلیل است که دسترسی به مته سخت است و ایجاد طرحی متناسب با سوراخ قالب دشوار است. این باعث می شود خنک کننده ناهموار باشد و باعث تغییر شکل محصولات تا بیش از 8٪ شود.
مهمترین نکته جایگزینی فناوری: چاپ سه بعدی تنها راهی است که پیچیدگی ساختار قالب (سوراخ های متقاطع داخلی، دنده های دیواره نازک-، میکروکانال ها و غیره) روش های سنتی را غیرعملی می کند یا زمانی که تغییرات طراحی باید به سرعت انجام شود. به عنوان مثال، پرینت سه بعدی زمان لازم برای ساخت قالب پوسته دستگاه پزشکی را از 6 هفته به 72 ساعت کاهش داد و میزان استفاده از مواد را از 25 درصد به 95 درصد افزایش داد.
2، ساختار هزینه: چرخش کسب و کار در موقعیت های دسته ای کوچک
هزینه های توسعه قالب 60 تا 70 درصد کل هزینه ساخت قالب سنتی را تشکیل می دهد. این هزینه ها شامل سایش و پارگی تجهیزات و نیروی کار مورد نیاز برای تولید الکترود، ماشینکاری تخلیه الکتریکی، برش سیم و سایر فرآیندها است. «قالب‌گیری مستقیم مدل‌های دیجیتال» در پرینت سه‌بعدی فلزی، نیاز به قالب‌ها را از بین می‌برد و اصلی‌ترین چیزهایی که قیمت آن را تعیین می‌کند، مواد پودری استفاده شده و فرسودگی تجهیزات است.
1. برای دسته های کوچک (1 تا 100 قطعه)، چاپ سه بعدی به وضوح بهتر است.
مقدار مواد مصرفی: در روش های سنتی مانند آهنگری و برش بلانک تا 70 درصد مواد هدر می رود. اما در پرینت سه بعدی، پودر باقی مانده را می توان بازیافت کرد، بنابراین بیش از 90 درصد از مواد استفاده می شود. به عنوان مثال، چاپ سه‌بعدی هزینه مواد را برای قالب ریخته‌گری قالب‌های فلزی آلومینیومی 58 درصد کاهش می‌دهد.
هزینه پردازش: قالب‌های سنتی برای پردازش به چندین ماشین نیاز دارند تا با هم کار کنند، اما چاپ سه بعدی فقط به یک دستگاه برای قالب‌گیری ساختار هسته نیاز دارد که هزینه‌های پردازش را بین 40 تا 60 درصد کاهش می‌دهد.
زمان چرخه: چرخه استاندارد باز کردن قالب می تواند تا شش تا هشت هفته طول بکشد، اما چاپ سه بعدی فقط سه تا پنج روز طول می کشد. این می تواند چرخه تحقیق و توسعه را بیش از هفتاد درصد کاهش دهد و آن را برای مرحله تأیید تولید آزمایشی عالی کند.
2. برای سفارشات بزرگ (بیش از 1000 قطعه)، کار سنتی هنوز هم معمول است.
هزینه واحد: با افزایش خروجی، هزینه مشترک قالب های سنتی خیلی سریع کاهش می یابد. به عنوان مثال، زمانی که بسیاری از قالب‌های کاپوت خودرو ساخته شدند، قیمت هر قطعه از 2000 یوان برای چاپ سه بعدی به 80 یوان برای روش‌های قدیمی-کاهش یافت.
دقت و کیفیت سطح: با برش سنتی CNC می‌توانید سطحی با 0.8 میکرومتر مسطح داشته باشید، اما با چاپ سه‌بعدی باید پولیش، سندبلاست و سایر مراحل را طی کنید تا سطحی به ضخامت 3.2 میکرومتر داشته باشید که هزینه بیشتری دارد.
زمانی که تولید سالانه قالب ها به بیش از 500 قطعه برسد، هزینه یک قطعه با استفاده از روش های سنتی کمتر از چاپ سه بعدی می شود. اگر خطر تغییرات طراحی در نظر گرفته شود (به عنوان مثال، تغییر یک قالب سنتی به معنای باز کردن مجدد آن است که می تواند تا 30٪ تا 50٪ هزینه اولیه هزینه داشته باشد)، مزایای چاپ سه بعدی در تولید انعطاف پذیر را می توان به شرایطی تعمیم داد که حدود 1000 قطعه در سال تولید می شود.
3، بوم‌شناسی صنعتی: چگونه فناوری می‌تواند برای کمک به محیط زیست با هم کار کند و چگونه می‌توان آن را بازسازی کرد
قالب‌سازی سنتی و پرینت سه‌بعدی فلز با یکدیگر رقابت می‌کنند، اما این یک بازی مجموع صفر- نیست. در عوض، این نیرویی است که محیط صنعتی را به سمت ادغام "خدمات تولید طراحی" سوق می دهد.
1. ترکیب فناوری ها: ساخت کامپوزیت ها با روش های افزایشی و تفریقی
شرکت هایی که در صدر قرار دارند با استفاده از "چاپ سه بعدی + ماشینکاری دقیق CNC" از محدودیت های یک فناوری واحد عبور می کنند. برای مثال، تجهیزات BLT{3}}S450 پلاتینیوم می‌توانند شش-چاپ لیزری مشترک را انجام دهند و یک مرکز ماشین‌کاری پنج محور می‌تواند حفره‌های قالب را با دقت آینه-ترمیم کند. این قابلیت‌های ساختاری پیچیده پرینت سه بعدی را حفظ می‌کند و در عین حال نیازهای کیفیت سطح قالب‌های سنتی را برآورده می‌کند.
2. مواد جدید: گرادیان های عملکردی و مواد مرکب
مواد مورد استفاده در قالب های سنتی عمدتاً تک آلیاژی هستند. با این حال، پرینت سه بعدی می تواند مواد درجه بندی شده عملکردی را به گونه ای قرار دهد که برای هر کار منحصر به فرد باشد. در مورد قالب موتور هواپیما، چاپ سه بعدی پوششی با سختی{4} بالا (مانند WC Co) به سطح اضافه می‌کند. این هسته را محکم نگه می‌دارد و "یک ماده برای چندین مصارف" را ممکن می‌سازد، که نسبت به روش قدیمی اتصال مواد مختلف به یکدیگر بهبود یافته است.
3. حالت خدمات: از فروش دستگاه تا ارائه راه حل
"تامین کنندگان سخت افزار" نام خود را به "یکپارچه ساز خدمات" برای سازندگان تجهیزات تغییر می دهند. پلاتینیوم سیستم «پایگاه داده تجهیزات+مواد+فرآیند» را منتشر کرده است که با هم کار می کنند. قیمت پودر آلیاژ تیتانیوم خود{4} 50 درصد کمتر از سال 2020 است، و پلت فرم اینترنت اشیا تشخیص از راه دور و هشدار در مورد ایرادات تجهیزات را ممکن کرده است که درآمد خدمات را به 30 درصد افزایش داده است.
4. استانداردها در صنعت: از رشد وحشی تا توسعه استاندارد
قالب‌سازی سنتی یک سیستم استاندارد کامل مانند استاندارد دقت قالب ISO 2768 ایجاد کرده است. با این حال، قالب‌های پرینت سه بعدی همچنان مشکلاتی دارند، مانند عدم دریافت تأیید صحت و کنترل میزان نقص خود. برای مثال، قالب‌های ایمپلنت پزشکی باید هر سه تا پنج سال یک‌بار توسط FDA و CE تأیید شود. این امر انتشار چاپ سه بعدی را در مناطق{6}بالا دشوارتر می کند.