آیا پرینت سه بعدی فلزی میزان ضایعات در تولید قالب را کاهش می دهد؟

一، مشکل زباله در قالب سازی سنتی: مشکل مضاعف هدر رفتن مواد و از دست دادن کارایی
روش «فرآوری تفریقی» در قالب‌سازی سنتی استفاده می‌شود. این بدان معنی است که مواد به آرامی از طریق یک سری مراحل مانند تراشکاری، آسیاب کردن، صاف کردن و آسیاب کردن حذف می شوند تا به شکل دلخواه برسند. سه مشکل ساختاری کلیدی در این مسیر فرآیند وجود دارد:
میزان کم استفاده از مواد: به عنوان مثال، هنگام ساخت قالب‌های ریخته‌گری{0} برای سرسیلندر موتور خودرو، روش‌های معمولی نیازمند پردازش کل شمش فولادی در قالب است که می‌تواند تا 70 درصد از مواد را ببرد. بر اساس اعداد یک شرکت، کارگاه قالب آنها سالانه 1200 تن فولاد استفاده می کند. از این تعداد 840 تن به زباله و تنها 360 تن به اقلام مفید تبدیل می شود.
از تهیه مواد اولیه تا تحویل محصول نهایی 12 تا 15 مرحله طول می کشد. ساخت یک مجموعه قالب ممکن است 2 تا 3 ماه طول بکشد. پروژه توسعه قالب بسته باتری برای یک شرکت خاص خودروهای انرژی جدید، هشت ماه به تعویق افتاده است، زیرا چندین بار مجبور به بازسازی شده است. این برای شرکت بیش از 20 میلیون یوان هزینه داشته است.
محدودیت‌های ساختاری دشوار: ساخت قالب‌هایی با ویژگی‌های پیچیده مانند کانال‌های خنک‌کننده منسجم و ساختارهای شبکه‌ای سبک وزن با استفاده از روش‌های سنتی دشوار است. به منظور ساخت قالب‌های بلوک الگو، یک کسب‌وکار لاستیک خاص باید کل تایر را به بیش از 20 بخش تقسیم کند و قبل از اینکه همه آنها را کنار هم قرار دهد، روی هر یک به طور مستقل کار کند. این نه تنها میزان ضایعات را افزایش می دهد، بلکه دقت قالب را نیز کم می کند.
2، پیشرفت پرینت سه بعدی فلزی: تغییر پارادایم از "کاهشی" به "افزودنی"
پرینت سه بعدی فلزی با چیدن پودرهای فلزی یا سیم ها روی هم، اجسام سه بعدی- می سازد که کاملاً با روشی که معمولاً انجام می شود مغایرت دارد. همچنین سه مزیت اصلی را برای مدیریت پسماند نشان می دهد:
1. جهش بزرگ در میزان استفاده از مواد: از 30٪ به 90٪
هنگام ساختن ساختارهای پیچیده مانند حفره‌های قالب و کانال‌های خنک‌کننده با دست، نیاز به ماشین‌کاری زیادی است که منجر به هدر رفتن مواد می‌شود. 3فناوری چاپ D مستقیماً تولید را با استفاده از مدل‌های CAD هدایت می‌کند و فقط به اندازه خود قطعات از مواد استفاده می‌کند. با استفاده از فناوری SLM، یک شرکت خاص یک قالب پوسته محرک الکتریکی از آلیاژ آلومینیوم ساخت که از 92 درصد مواد به جای 35 درصدی که روش‌های استاندارد استفاده می‌کنند، استفاده می‌کند. این باعث صرفه جویی 180 کیلوگرمی مواد آلیاژ آلومینیوم در هر مجموعه قالب می شود.
مهمتر از آن، چاپ سه بعدی طراحی "بهینه سازی توپولوژی" را ممکن می کند، که می تواند از مواد کمتری استفاده کند و در عین حال قوی است. یک شرکت هوانوردی خاص از بهینه‌سازی توپولوژی برای ساخت قالب پشتیبانی بال از آلیاژ تیتانیوم استفاده کرد که 30 درصد سبک‌تر است و از 45 درصد مواد کمتر استفاده می‌کند در حالی که همچنان به همان روش عمل می‌کند.
2. توانایی ساخت سازه های پیچیده: خلاص شدن از منبع اساسی زباله
یک مورد رایج برای پرینت سه بعدی برای کاهش ضایعات، کانال خنک کننده منسجم است که کار با آن با استفاده از روش های سنتی دشوار است. با ساخت کانال های خنک کننده دندریتیک مارپیچی و بیومیمتیک در داخل قالب که کاملاً متناسب با شکل محصول باشد، راندمان خنک کننده را می توان بیش از سه برابر افزایش داد. یک شرکت خاص برای سینی باتری وسایل نقلیه جدید انرژی-قالب ریخته گری ساخت. این دستگاه از یک مدار آب مطابق با چاپ سه بعدی استفاده می کند که چرخه خنک کننده را از 45 ثانیه به 18 ثانیه کاهش می دهد، میزان کیفیت محصول را از 92٪ به 99.5٪ افزایش می دهد و با کاهش تعداد قالب های آزمایشی، 12 تن ضایعات فولادی را ذخیره می کند.
ظرفیت ساخت سازه های مشبک پرینت سه بعدی نیز در حوزه طراحی سبک وزن مهم است. یک شرکت خاص یک قالب تزریق برای ابزار الکتریکی ساخت. با ساختن یک ساختار شبکه‌ای شش ضلعی توخالی در ناحیه‌ای که وزن را تحمل نمی‌کند، وزن قالب 25 درصد کاهش یافت، مقدار مواد مصرفی 30 درصد کاهش یافت و مدت زمان خنک شدن آن نیز 15 درصد کاهش یافت زیرا می‌توانست گرمای کمتری را در خود نگه دارد.
3. تأیید تکرار سریع: میزان زباله تولید شده در طول تولید آزمایشی را کاهش دهید
برای ساخت یک قالب سنتی، باید چندین دوره از چرخه های اصلاح تولید آزمایشی را طی کنید و هر تولید آزمایشی ضایعات زیادی ایجاد می کند. یک تجارت خودرو در حال کار بر روی یک قالب داشبورد جدید برای مدل جدید خودرو بود، اما سه دور اول قالب‌های آزمایشی به دلیل نقص‌های طراحی باید دور ریخته می‌شد. این باعث ایجاد 45 تن زباله شد. چرخه "تست چاپ طراحی" می تواند به سرعت با فناوری چاپ سه بعدی اتفاق بیفتد. پس از اینکه یک شرکت شروع به استفاده از این روش کرد، چرخه ایجاد قالب از 6 ماه به 6 هفته، تعداد آزمایش های قالب از 5 به 2 رسید و میزان ضایعات 70 درصد کاهش یافت.
3، پیشرفت های تکنولوژیکی و همکاری بین صنایع: سرعت بخشیدن به توسعه مدیریت ضایعات چاپ سه بعدی
چاپ سه بعدی نویدهای زیادی را برای مدیریت زباله ارائه می دهد، اما هنوز باید از سه مشکل بزرگ فراتر رود تا بتوان در مقیاس وسیع از آن استفاده کرد:
نوآوری در مواد: ساخت مواد پودری تخصصی که ارزان هستند و به خوبی کار می کنند بسیار مهم است. یک شرکت خاص پودر فولاد H13 تقویت شده با نانو کاربید تنگستن را تولید کرد که در عین حفظ چقرمگی قالب را سخت‌تر کرد (HRC 60). این امر باعث کاهش 40 درصدی قیمت مواد در مقایسه با محصولات وارداتی شد.
فرآیندهای استانداردسازی: راه اندازی یک کتابخانه واحد از پارامترهای چاپ و یک سیستم کنترل کیفیت بسیار مهم است. یک شرکت برنامه تولید پشتیبانی خودکار e-stage برای Metal+ را تولید کرد که می‌تواند استفاده از مواد پشتیبانی را تا 35% کاهش دهد و نرخ بازیابی پودر را تا 98% افزایش دهد.
همکاری در زنجیره صنعتی: سازندگان تجهیزات، تامین کنندگان مواد و سازندگان قالب باید برای ایجاد یک راه حل کامل که شامل "سخت افزار، مواد و خدمات" باشد، با یکدیگر همکاری کنند. یک شرکت تجهیزات UM600MT را منتشر کرده است که دارای ابعاد شکل دهی 400 میلی متر × 600 میلی متر × 500 میلی متر است. این اندازه به اندازه کافی بزرگ است که قالب های ماشین بزرگ را چاپ کند. پایگاه داده فرآیندی که از آن پشتیبانی می کند بیش از 200 ویژگی ماده دارد که اغلب استفاده می شود.