Metal 3D baskı, geleneksel kalıp üretim yöntemlerinin yerini tamamen alabilir mi?

一, Teknik açıdan eklemeli ve çıkarmalı üretim arasındaki temel fark
Metal 3D baskının özü "dijital olarak katman katman eritme ve istifleme"dir. Örnek olarak, lazer seçici eritme (SLM), yüksek-enerjili lazer ışınlarını kullanarak yalnızca belirli türdeki metal tozlarını eritir. Daha sonra üç-boyutlu şekilleri katman katman oluşturur ve karmaşık iç alanları, uyumlu soğutma kanallarını ve diğer yapıları kalıba ihtiyaç duymadan doğrudan yapar. Platinum Technology, yeni enerji araç akü kutularının kalıbı için biyomimetik damar-şeklinde bir su yolu oluşturdu; bu, enjeksiyonlu kalıplama döngüsünü %35 oranında azalttı ve soğutma verimliliğini %40 oranında artırdı. Bunu standart delme ve frezeleme yöntemleriyle yapmak zordur.
Geleneksel kalıp yapımı ise "çıkarıcı işleme" (CNC frezeleme ve elektrik deşarjlı işleme gibi) ve "eşit malzeme şekillendirme" (döküm ve dövme gibi) kullanır. Bu süreçlerin çalışma şekli, kalıp tasarımının işleme fizibilitesini hesaba katması gerektiği anlamına gelir. Örneğin, geleneksel basınçlı döküm-kalıplarında, soğutma suyu kanalı çoğunlukla kırık veya düzdür. Bunun nedeni, matkap ucuna ulaşmanın zor olması ve kalıp deliğine uygun bir tasarım yapmanın zor olmasıdır. Bu, soğutmayı dengesiz hale getirir ve ürünlerin %8'den fazla deforme olmasına neden olur.
Teknolojik ikamenin en önemli noktası: Kalıp yapısının karmaşıklığı (iç çapraz delikler, ince-duvarlı kaburgalar, mikrokanallar vb.) geleneksel yöntemleri kullanışsız hale getirdiğinde veya tasarım değişikliklerinin hızlı bir şekilde yapılması gerektiğinde gidilecek tek yol 3D baskıdır. Örneğin, 3D baskı, bir tıbbi cihaz kabuk kalıbının yapımı için gereken süreyi 6 haftadan 72 saate düşürdü ve malzeme kullanım oranını %25'ten %95'e çıkardı.
2, Maliyet Yapısı: Küçük Parti Durumlarında İşin Geri Dönüşü
Kalıp geliştirme maliyetleri, geleneksel kalıp yapımının toplam maliyetinin %60 ila %70'ini oluşturur. Bu maliyetler, ekipmandaki aşınma ve yıpranmayı ve elektrot üretimi, elektrik deşarjıyla işleme, tel kesme ve diğer işlemler için gereken emeği içerir. Metal 3D baskıda "Dijital modellerin doğrudan kalıplanması", kalıp ihtiyacını ortadan kaldırır ve maliyetini belirleyen ana unsurlar, kullanılan toz malzemeler ve ekipmandaki aşınma ve yıpranmadır.
1. Küçük partiler için (1-100 parça), 3D baskı açıkça daha iyidir.
Kullanılan malzeme miktarı: Dövme ve açık kesme gibi geleneksel yöntemlerde malzemenin %70'e kadarı israf edilir. Ancak 3D baskıda kalan toz geri dönüştürülebilir, dolayısıyla malzemenin %90'ından fazlası kullanılır. Örnek olarak, 3D baskı, belirli bir alüminyum metal basınçlı döküm kalıbı için malzeme maliyetini %58 oranında azaltır.
İşleme maliyeti: Geleneksel kalıpların bunları işlemek için birlikte çalışması için birden fazla makineye ihtiyacı vardır, ancak 3D baskıda çekirdek yapı kalıplama için yalnızca bir makineye ihtiyaç duyulur ve bu da işleme maliyetlerini %40 ila %60 oranında azaltır.
Döngü süresi: Standart kalıp açma döngüsü altı ila sekiz hafta kadar sürebilir, ancak 3D baskı yalnızca üç ila beş gün sürer. Bu, Ar-Ge döngüsünü yüzde yetmişten fazla kısaltabilir ve bu da onu deneme üretiminin doğrulama aşaması için mükemmel hale getirir.
2. Büyük siparişler için (1000'den fazla parça), geleneksel işçilik hâlâ standarttır.
Birim maliyet: Üretim arttıkça geleneksel kalıpların paylaşılan maliyeti çok hızlı bir şekilde düşer. Örneğin, çok sayıda araba kaportası kalıbı yapıldığında, parça başına fiyat 3D baskı için 2000 yuan'dan eski-moda yöntemler için 80 yuan'a düştü.
Hassasiyet ve yüzey kalitesi: Geleneksel CNC kesmeyle 0,8 μm düz bir yüzey elde edebilirsiniz, ancak 3D baskıda 3,2 μm düz bir yüzey elde etmek için cilalama, kumlama ve diğer adımlardan geçmeniz gerekir, bu da daha maliyetlidir.
Kalıpların yıllık üretimi 500 adetin üzerine çıktığında geleneksel yöntemlerle tek parçanın maliyeti 3D baskıya göre daha düşük olmaya başlıyor. Tasarım değişikliklerinin riski dikkate alınırsa (örneğin, geleneksel bir kalıbın değiştirilmesi, onu yeniden açmak anlamına gelir; bu, başlangıç ​​maliyetinin %30 ila %50'sine kadar maliyet oluşturabilir), esnek üretimde 3D baskının faydaları, her yıl yaklaşık 1000 parçanın üretildiği durumlara kadar genişletilebilir.
3, Endüstriyel ekoloji: çevreye yardımcı olmak için teknoloji nasıl birlikte çalışabilir ve nasıl yeniden inşa edilebilir?
Geleneksel kalıp yapımı ve metal 3D baskı birbirleriyle rekabet halindedir, ancak bu-toplamlı bir oyun değildir. Bunun yerine, endüstriyel ortamı "tasarım üretim hizmeti" entegrasyonuna doğru iten bir güçtür.
1. Teknolojileri birleştirmek: toplama ve çıkarma yöntemleriyle kompozitler yapmak
Zirvede yer alan firmalar “3D baskı+CNC hassas işleme”yi bir arada kullanarak tek teknolojinin sınırlarını aşıyor. Örneğin Platinum'un BLT-S450 ekipmanı, altı-lazer işbirliğine dayalı baskı yapabilir ve beş-eksenli bir işleme merkezi, kalıp boşluklarını ayna-düzeyinde doğrulukla onarabilir. Bu, geleneksel kalıpların yüzey kalitesi ihtiyaçlarını karşılarken 3D baskının karmaşık yapısal yeteneklerini de korur.
2. Yeni Malzemeler: İşlevsel Gradyanlar ve Kompozit Malzemeler
Geleneksel kalıplarda kullanılan malzemeler çoğunlukla tek alaşımlardır. Ancak 3D baskı, işlevsel olarak derecelendirilmiş malzemeleri her işe özgü olacak şekilde yerleştirebilir. Uçak motoru kalıbı durumunda, 3D baskı yüzeye yüksek-sertlikte bir kaplama (WC Co gibi) ekler. Bu, çekirdeğin sağlam kalmasını sağlar ve "birden fazla kullanım için tek bir malzemeyi" mümkün kılar; bu, farklı malzemeleri birbirine bağlamanın eski yöntemine göre bir gelişmedir.
3. Hizmet modu: Cihaz satışından çözüm sunmaya kadar
"Donanım tedarikçileri", ekipman üreticileri için isimlerini "hizmet entegratörleri" olarak değiştiriyor. Platinum, birlikte çalışan bir "ekipman+malzeme+proses veri tabanı" sistemini yayınladı. Kendi üretimi-titanyum alaşım tozu fiyatları 2020'ye göre %50 daha düşük ve Nesnelerin İnterneti platformu, ekipman arızalarının uzaktan teşhis edilmesini ve uyarılmasını mümkün kılarak hizmet gelirini %30'a çıkardı.
4. Sektördeki standartlar: Vahşi büyümeden standart gelişime
Geleneksel kalıp yapımı, ISO 2768 kalıp doğruluğu standardı gibi tam bir standart sistem oluşturmuştur. Ancak 3D baskı kalıplarının hâlâ doğruluk onayı alamama ve hata oranını kontrol edememe gibi sorunları var. Örneğin, tıbbi implant kalıplarının her üç ila beş yılda bir hem FDA hem de CE tarafından sertifikalandırılması gerekir. Bu, 3D yazdırmanın ileri teknoloji alanlara yayılmasını- zorlaştırıyor.