آیا چاپ فرآیندهای ریخته گری جایگزین می تواند هزینه قالب را کاهش دهد؟

1. مشکل هزینه در قالب های ریخته گری سنتی: هزینه های ثابت "تله مقیاس" را بدتر می کند.
ساختار هزینه تکنیک های کلاسیک ریخته گری دارای یک ویژگی بزرگ "غالب هزینه ثابت" است و اقتصاد این فرآیندها بستگی زیادی به گسترش هزینه ها از طریق تولید مقیاس بزرگ {0} دارد. به عنوان مثال ، هزینه توسعه مجموعه ای از قالب های بدنه سیلندر موتور خودرو به اندازه 2.3 میلیون یوان است که 41 ٪ از کل هزینه پروژه است. پروژه ریخته گری کشتی میل لنگ به دلیل نقص طراحی در کانال جریان ، باید چهار تعمیر قالب داشته باشد که 600000 یوان اضافی و تحویل آن تا 42 روز به تأخیر افتاده است. سه مشکل اصلی قالب را بسیار گران می کند:
هزینه های مواد و پردازش: برای قالب های بزرگ و پیچیده ، شما به فولاد مخصوصی که بسیار قوی است ، نیاز دارید ، می تواند دمای بالایی را تحمل کند و به راحتی شکسته نمی شود. مجموعه ای از قالب های فلزی می تواند بین 150،000 تا 800000 یوان هزینه داشته باشد. برای قالب های ساختاری پیچیده تر ، هزینه می تواند حتی بیشتر افزایش یابد زیرا آنها باید در بلوک ها ساخته شوند.
هزینه های تکرار و نگهداری: تغییر قالب به کل فرآیند "اشکال زدایی مونتاژ پردازش طراحی" نیاز دارد ، که معمولاً 3 تا 5 تکرار طول می کشد. هزینه های تعمیر قالب 12 ٪ از کل هزینه یک پروژه ریخته گری ستون پشتیبانی هیدرولیک را به دلیل نقص طراحی تشکیل می دهد.
هزینه های ذخیره سازی و موجودی: ساخت و قالب گیری هسته با دست برای قالب های سنتی ماسه ای که 28 ٪ از کل هزینه نیروی کار هزینه دارد ، لازم است. این گیاه دارای فضای ذخیره سازی قالب در حدود 500 متر مربع است و برای حفظ آن 120000 یوان در سال هزینه دارد.
در شرایطی که مقیاس کوچک- وجود دارد ، انواع مختلفی از تولید ، این مفهوم "اقتصاد مقیاس" به هیچ وجه کار نمی کند. به عنوان مثال ، هنگامی که یک شرکت ماشین آلات معدن یک پوشش شستشوی سفارشی می کند ، هزینه یک قالب واحد با استفاده از روشهای سنتی ممکن است تا 23000 یوان. 3 D فن آوری چاپ به اشتراک گذاشته شود ، از طرف دیگر ، تولید را مستقیماً از پرونده های دیجیتال هدایت می کند. این هزینه قالب را به صفر کاهش می دهد و در مقایسه با تولید سنتی دسته ای ، 27 درصد درآمد را در یک قطعات واحد افزایش می دهد.
2. نظریه پشت هزینه های پایین چاپ سه بعدی: رفتن از "قالب های فیزیکی" به "تولید دیجیتال"
فناوری چاپ سه بعدی با انباشت لایه ها در بالای یکدیگر ، از نیاز به قالب های فیزیکی خلاص می شود. همچنین هزینه ها را از سه طریق کاهش می دهد:
کاهش هزینه های قالب ها: ممکن است بدون نیاز به درمان قالب های فلزی ، قالب های ماسه یا رزین را مستقیماً چاپ کنید. به عنوان مثال ، ساخت یک ستون پشتیبانی هیدرولیک با روش های سنتی 580،000 یوان برای ساخت سه مجموعه قالب فلزی هزینه دارد. با چاپ سه بعدی ، تنها هزینه های استهلاک مواد و تجهیزات است که 92 ٪ کمتر از هزینه قالب های سنتی است.
میزان استفاده از مواد بسیار بالا رفته است: در طی فرآیند قالب بندی ، ساخت قالب ماسه سنتی 15 ٪ تا 20 ٪ ماسه را از دست می دهد ، که این تعداد زباله های مادی زیادی است. اما با برش دیجیتالی ، چاپ سه بعدی مسیر رسوب ذرات ماسه را کنترل می کند و میزان استفاده از مواد به بیش از 98 ٪ رسیده است. ارزیابی جهانی {6 {} واقعی از یک پروژه تیغه توربین گازی نشان می دهد که قالب های شن و ماسه چاپی سه بعدی 3.2 تن ماسه مروارید را در مقایسه با روش های قدیمی تر صرفه جویی می کند و هزینه مواد برای یک جزء 41 ٪ کاهش می یابد.
کوتاه کردن چرخه تولید: برای تهیه یک ریخته گری ماسه سنتی 12 مرحله طول می کشد و 4 تا 8 هفته طول می کشد تا کل فرآیند. 3 D انجام شود. شما می توانید در کمتر از 24 ساعت یک قالب شن و ماسه درست کنید ، و با چاپ موازی قطعات چند- ، می توانید هر روز 5 تا 10 تن محصولات تهیه کنید. مطالعه موردی یک پروژه محور حمل و نقل ریلی نشان می دهد که تنها 9 روز از طراحی نهایی تا تحویل دسته اول 20 کالای نهایی طول کشید. این 82 ٪ سریعتر از روشهای سنتی است و هزینه های آن را 63 ٪ کاهش می دهد.
3. "سناریوی برنامه طلایی" از چاپ سه بعدی از نظر اقتصاد
حتی اگر چاپ سه بعدی در هنگام هزینه قالب ، لبه مختل کننده داشته باشد ، اقتصاد آن هنوز هم با سه شرط اصلی مرز محدود می شود:
اندازه دسته ای: هنگام ساختن بسیاری از ریخته گری های ساختاری ساده ، مزایای روش های کلاسیک در مقیاس به طور فزاینده ای مشخص است. به عنوان مثال ، ریخته گری ماسه سنتی می تواند به سرعت با استفاده از قالب های استاندارد صفحات مسطح و لوله های مستقیم را در مقادیر زیادی بسازد که باعث می شود هزینه هر قطعه بسیار کم باشد. از طرف دیگر ، چاپ سه بعدی نیازی به قالب ندارد ، اما چاپ هر قطعه بیشتر طول می کشد و هزینه مواد بالاتر از مواد ماسه سنتی است. هرچه اندازه دسته ای بزرگتر باشد ، تأثیر انباشت هزینه بیشتر خواهد بود. برای ریخته گری های خشن که نیازی به دقت یا کیفیت سطح ندارند ، روش های سنتی ریخته گری ارزان تر هستند. 3 D قالب های شن و ماسه چاپی دقیق تر هستند ، اما برای اطمینان از چاپ خوب به ماسه و اتصال دهنده های خاص نیاز دارند. هزینه مواد بیش از مواد ماسه ای معمولی است. هنگامی که هزینه های استهلاک تجهیزات ، مصرف انرژی و سایر عوامل را درج می کنید ، هزینه کل حتی بیشتر است.
سازگاری با مواد: وقتی صحبت از ریخته گری مواد منحصر به فرد مانند آلیاژهای دما و سرامیک های درجه یک بالا می شود ، فناوری چاپ سه بعدی هنوز هم باید راهی برای تعادل خواص مواد با هزینه های خود پیدا کند. به عنوان مثال ، مواد قالب ماسه ای سرامیکی که می توانند دما تا 1600 درجه را تحمل کنند ، ساخته شده اند ، اما هزینه آنها بیش از سه برابر بیشتر از مواد ماسه ای معمولی است که باعث می شود استفاده از آنها در صنایع بزرگ سخت باشد.
4. عمل صنعتی: از "حساسیت هزینه" تا "ایجاد ارزش"
صنعت تولید به لطف فناوری چاپ سه بعدی از "حساس هزینه" به "ایجاد ارزش" در حال تغییر است:
تولید سفارشی دسته ای کوچک DEADLOCK: یک شرکت نیروی باد از چاپ سه بعدی برای ساخت پایه های برج سفارشی با "یک دستگاه ، یک نوع" استفاده می کند و 15 ٪ بیشتر برای محصول شارژ می کند. در حوزه پزشکی ، پروتزهای سفارشی ، ارتوتیک و سایر محصولات شخصی شده را می توان در 72 ساعت طراحی و تحویل داد ، با خطای تطبیق کمتر از 0.1 میلی متر و صرفه جویی در هزینه 60 ٪ در مقایسه با روش های سنتی.
نوآوری در تحقیق و توسعه باعث افزایش تکرار می شود: شرکت هایی که موتورهای هواپیما را می سازند از قالب های ماسه ای چاپی سه بعدی استفاده می کنند تا به سرعت نمونه های اولیه اتاق های احتراق را انجام دهند. این باعث افزایش تعداد تکرارهای طراحی از میانگین 3 تا 12 در سال می شود. چرخه توسعه خانه های موتور جدید وسیله نقلیه با استفاده از فرصت بازار از 6 ماه به 6 هفته کاهش یافته است.
تغییر در تولید سبز: چاپ سه بعدی فناوری ماسه ماسه بر اثر زیست محیطی کاهش می یابد ، تولید ماسه زباله را 85 ٪ کاهش می دهد و می تواند 100 ٪ از مواد را بازیافت و بازسازی کند. همچنین از 40 ٪ انرژی کمتری نسبت به روشهای قبلی استفاده می کند و میزان انتشار کربن را 52 ٪ کاهش می دهد.