چگونه پرینت سه بعدی فلزی می تواند به کوتاه شدن چرخه تولید قالب کمک کند؟

一، بازسازی فرآیند: انتقال از "پردازش سریال" به "تولید موازی"
تولید قالب سنتی از الگوی «پردازش سریال» استفاده می‌کند، که در آن هر عملیات به ترتیب انجام می‌شود و هرگونه تأخیر در هر پیوند منجر به یک چرخه کلی طولانی‌تر می‌شود. به عنوان مثال، فرآیند تولید قالب استاندارد برای یک قطعه ساز خاص خودرو فقط برای مراحل ماشینکاری الکترود و ماشینکاری تخلیه 120 ساعت طول می کشد. این به این معنی است که احتمال اشتباه بیشتر است زیرا مراحل گیره و موقعیت بسیار زیادی وجود دارد. با حالت "تولید موازی"، فناوری چاپ سه بعدی فلز سه مرحله اصلی طراحی، چاپ و پردازش{5}} را بدون هیچ فاصله زمانی یکپارچه می کند، که تغییر بزرگی نسبت به روش های قدیمی است:
ادغام طراحی و چاپ: پس از اتمام طراحی قالب در نرم‌افزار مدل‌سازی سه بعدی، طراحان می‌توانند بلافاصله داده‌های برش را بسازند و بدون نیاز به ساخت الکترود، نوشتن دستورالعمل‌های CNC یا بررسی فرآیند، آن‌ها را به چاپگرهای سه بعدی ارسال کنند. قالب پوسته تهویه مطبوع تولید شده توسط Zhongrui Technology برای یک شرکت لوازم خانگی خاص تنها 72 ساعت از طراحی تا چاپ طول می کشد، که 60٪ کوتاهتر از تکنیک های استاندارد است.
پردازش موازی چندین کار: این تجهیزات می توانند چندین جزء قالب را همزمان در حین چاپ بسازند، بنابراین نیازی به مشارکت افراد نیست. برای مثال، یک سازنده قالب ریخته‌گری قالب از یک چاپگر سه بعدی لیزری دوقلو استفاده می‌کند تا 16 حفره قالب مقعر را به طور همزمان در 48 ساعت بسازد. این 8 برابر سریعتر از پردازش معمولی تک تکه است.
آسان‌تر{0}}فرایند پردازش پست: برای رسیدن به مرحله قالب آزمایشی، قالب چاپ شده فقط باید مراحل اولیه را طی کند، مانند بریدن سیم‌ها، برداشتن تکیه‌گاه و گرم کردن قالب. طبق مطالعه موردی یک قالب اتصال دهنده الکترونیکی، قالب های پرینت سه بعدی نسبت به قالب های سنتی 70 درصد زمان کمتری برای اتمام دارند و نیازی به انجام کارها و بارها نیست.
2، نوآوری در فرآیند: ساخت و ساز سبک و عمل فشرده سازی دوره ای خنک کننده منسجم
سیستم خنک کننده قالب بخش بزرگی از چرخه تولید است. به دلیل معماری محدود، کانال‌های آب سوراخ مستقیم سنتی معمولاً دمای قالب دارند و نیاز به زمان خنک‌سازی طولانی‌تری برای جلوگیری از تغییر شکل محصولات دارند. فناوری پرینت سه بعدی فلزی با استفاده از دو فرآیند جدید، هم راندمان خنک کننده و هم چرخه تولید را بهبود می بخشد:
طراحی کانال آب خنک‌کننده منسجم: طراحان می‌توانند از جنبه «قالب‌گیری آزاد» چاپ سه‌بعدی برای ایجاد اشکال کانال جریان مارپیچی، مشبک یا بیومیمتیک استفاده کنند که کاملاً با حفره قالب مطابقت داشته باشد. پس از استفاده از یک آبراه منسجم برای یک قالب خاص سپر خودرو، چرخه قالب گیری تزریقی از 45 ثانیه به 30 ثانیه کاهش یافته است و ظرفیت تولید سالانه یک دستگاه 120000 قطعه افزایش یافته است. آبراه منسجم از آنجایی که از شر "نقطه کور خنک کننده" آبراه های سنتی خلاص می شود از اهمیت بیشتری برخوردار است. این نرخ تاب خوردگی محصول را از 0.8٪ به 0.2٪ کاهش می دهد و نرخ بازده را به 99.5٪ افزایش می دهد که زمان مورد نیاز برای آزمایش قالب و کار مجدد را کاهش می دهد.
بهینه‌سازی ساختاری سبک: فناوری بهینه‌سازی توپولوژی می‌تواند به پرینت سه بعدی فلزی کمک کند تا مواد اضافی را از قالب‌ها خارج کند، که می‌تواند وزن را بین 30 تا 50 درصد کاهش دهد و در عین حال از محکم بودن ساختار مطمئن شود. شرکتی که تجهیزات برق بادی تولید می کند، قالب تیغه ای به عرض 2- متر را به 8 ماژول سبک وزن برای چاپ تقسیم کرده است. این امر هزینه حمل و نقل را تا 40 درصد کاهش می دهد. زمان لازم برای تعویض یک ماژول نیز از 2 ساعت به 30 دقیقه کاهش یافته است که چرخه نگهداری قالب را بسیار کوتاه می کند.
3، بهینه سازی مواد: پیشرفت های دوره ای در آلیاژها و مواد کامپوزیت با کارایی بالا-
نحوه کار مواد قالب تأثیر مستقیمی بر سختی پردازش و مدت زمان لازم برای ساخت هر چیزی دارد. از آنجایی که فولاد قالب سنتی بسیار سخت است و گرما را به خوبی منتقل نمی‌کند، باید چندین بار حرارت-عملیات شود و با دقت بسیار دقیق ماشین‌کاری شود تا نیازهای استفاده را برآورده کند. اما فناوری پرینت سه بعدی فلزی با تغییر روش ساخت مواد و نحوه استفاده از آنها بر محدودیت های عملکرد مواد استاندارد غلبه می کند.
چاپ مستقیم آلیاژهای-در دمای بالا: سازنده خاصی از موتورهای توربین از چاپ سه بعدی برای ساختن آلیاژهای-بر پایه نیکل با دمای بالا استفاده می‌کند. با بهینه سازی تنظیمات لیزر و ساختارهای پشتیبانی، 100000 چرخه{7}}آزاد نشتی در محیطی با دمای بالا-600 درجه دریافت می‌کند. طول عمر آن سه برابر بیشتر از ریخته‌گری‌های سنتی است و نیازی به فشار ایزواستاتیک داغ نیست که چرخه تولید را 20% کوتاه می‌کند.
اتلاف گرمای موثر آلیاژ مس: ارائه‌دهنده خدمات مرکز داده از ماژول‌های خنک‌شده با آلیاژ مس چاپ سه‌بعدی با رسانایی حرارتی 398W/(m · K) استفاده می‌کند. این باعث می شود که آنها 60٪ در خلاص شدن از گرما نسبت به ماژول های آلومینیومی موثرتر باشند. چاپ یکپارچه از خطر نشت جوش خلاص می شود، که زمان مورد نیاز برای رفع اشکال سیستم اتلاف حرارت سرور را از 7 روز به 3 روز کاهش می دهد.
ادغام عملکردی مواد کامپوزیتی: چاپ سه بعدی فلزی می تواند ساختارهای عملی مانند کانال های خنک کننده، پین های اجکتور و شکاف های اگزوز را با هم کار کند. از طریق طراحی یکپارچه، تعداد قطعات در یک قالب داخلی خودرو از 127 به 38 قطعه کاهش یافته است. زمان لازم برای قرار دادن قالب در کنار هم 70٪ کاهش یافته است و نرخ نشت قالب به کمتر از 0.1٪ کاهش یافته است زیرا پیوندهای آب بندی کمتری وجود دارد.
4، مطالعه موردی: تغییر چرخه ای از آزمایشگاه به خط تولید
در زمینه قالب های پزشکی، یک شرکت تجهیزات پزشکی خاص از فناوری پرینت سه بعدی فلزی برای ساخت قالب های ایمپلنت ارتوپدی استفاده می کند. چرخه قالب گیری تزریقی به لطف طراحی خنک کننده منسجم از 120 ثانیه به 75 ثانیه کاهش می یابد. ثبات اندازه محصول تا 50 درصد افزایش می یابد و ظرفیت تولید روزانه از 500 قطعه به 800 قطعه می رسد. این نیاز به تجهیزات فوریت های پزشکی را برآورده می کند.
در صنعت لوازم الکترونیکی مصرفی، یکی از شرکت‌هایی که تلفن‌های همراه تولید می‌کند، از چاپ سه‌بعدی برای ساخت قالب‌هایی برای پوشش‌های بالای USB استفاده می‌کند. با بهتر کردن طراحی آبراهه منسجم، چرخه قالب‌گیری برای اجزای قالب‌گیری تزریقی تا 45 درصد کاهش می‌یابد و نرخ عبور مستقیم کالا از 82 درصد به 95 درصد افزایش می‌یابد. این به این دلیل است که خنک کننده ناهموار باعث نقص سطح کمتری می شود. این باعث می شود زمان لازم برای عرضه محصولات جدید بسیار کوتاه تر شود.
یک شرکت خاص که موتورهای هواپیما در منطقه هوافضا تولید می کند، شروع به استفاده از قالب های پره های توربین آلیاژ تیتانیوم چاپ سه بعدی کرده است. وزن قالب به لطف طراحی سبک وزن و بهبود توپولوژی 40٪ کاهش یافته است. همچنین، چرخه تعمیر قالب از 15 روز به 3 روز از زمان کاهش تغییر شکل عملیات حرارتی کاهش یافته است. این باعث می شود که تیغه های موتور همیشه در دسترس باشند.