Otomotiv kalıp sektöründe metal 3D baskı nasıl uygulanır?

一, Teknolojik Atılım: "Karmaşık Yapı İmalatından" "Performans Özelleştirmesine"
Metal 3D baskının temel faydası, "serbest tasarım" ve "malzeme yapısı performans entegrasyonu" ile şeyler yapabilmesidir. Seçici lazer eritme (SLM) ve elektron ışınıyla eritme (EBM), karmaşık geometrik desenler oluşturmak için metal tozlarını katman katman istiflemek için kullanılabilecek iki yöntemdir. Bu, kalıp şekilleri üzerinde standart işlemlere göre büyük bir gelişmedir.
1. Esnek soğutma kanalı: kalıp performansında ileriye doğru büyük bir adım
Enjeksiyon ve basınçlı döküm kalıplarının soğutma verimliliği{0}}ürün kalıplama işleminin kalitesi ve döngüsü üzerinde doğrudan etkiye sahiptir. Geleneksel kalıplarda soğutma suyu kanalları çoğu zaman düz olduğundan kalıp boşluğunun yüzeyine uyması zorlaşır. Bu, eşit olmayan soğumaya neden olur ve ürünün şeklini değiştirir. Metal 3D baskı, spiral ve biyomimetik ağaç dalları gibi düzensiz su yolları oluşturabilir. Bu, soğutma sıvısı ile kalıp boşluğu arasındaki temas alanını üç kattan fazla artırır, soğutma döngüsünü yarıya indirir ve ürün sertifikasyon oranını %99'un üzerine çıkarır. Örneğin bir şirket, motor silindir kafası basınçlı döküm kalıpları yapmak için 3D baskı teknolojisini kullandı. Bu, üretim süresini 2 aydan 2 haftaya düşürdü, kalıp ömrünü 100.000 katın üzerine çıkardı ve %100 ürün verim oranına ulaştı.
2. Hafif yapı: kalıpların "ağırlığının azaltılması ve verimliliğin arttırılması"
Otomotiv kalıplarının çok yüksek sıcaklık ve basınçlara dayanabilmesi gerekir. Güçlü olduklarından emin olmak için geleneksel tasarımlarda genellikle sağlam yapılar kullanılır. Bu, kalıbı ağırlaştırır ve ona çok fazla atalet verir, bu da işlemeyi daha az doğru ve daha az verimli hale getirir. Topoloji optimizasyon teknolojilerini kullanan metal 3D baskı, kalıbın sağlamlığını korurken %20 ila %30 daha hafif hale getirebilir. Örneğin bir otomotiv firması, 3D baskı teknolojisini kullanarak alüminyum alaşımlı elektrikli tahrik muhafazası için kalıplar yapıyor. Entegre kalıplama ve duvarların çok ince tasarlanması sayesinde gövdenin ağırlığı %20 oranında azalır, işleme süreci %50 oranında azalır ve malzeme kullanım oranı %40 oranında artar.
3. Malzemelerin işleyişinde büyük bir değişiklik: "Evrenselleştirme"den "Senaryolara" geçiş
Yeni metal 3D baskı malzemeleri, farklı şekillerde çalışan kalıpların yapılmasını mümkün kılıyor. Daha sert, aşınmaya ve korozyona karşı daha dirençli ve çeşitli kullanımlar için daha iyi olan 3D-baskılı kalıplar yapmak için standart H13 takım çeliğini, yüksek-entropili alaşımları veya degrade işlevsel malzemeleri kullanabilirsiniz. Örneğin, bir şirket, nano tungsten karbür takviyeli H13 çelik tozu üretti; bu, kalıbın büyük tokluğunu korurken HRC 60'a kadar sertleşmesini sağlıyor. Bu, uçak motoru türbin disk kalıplarının yüksek sıcaklık ve yüksek basınç ihtiyaçlarını karşılar.
2, Uygulama senaryoları: "Prototip doğrulama"dan "büyük-ölçekli üretime"
Metal 3D baskı kalıpları geleneksel yöntemlere göre farklı bir maliyet yapısına sahiptir. Ekipman ve malzeme fiyatları daha yüksektir ancak kalıp tasarımı, deneme üretimi ve modifikasyon adımlarına artık ihtiyaç duyulmaz. Üretim parti büyüklüğü arttıkça genel maliyet düşer. Şu anda üç ana durumda kullanılabilir:
1. Karmaşık yapı kalıpları: geleneksel imalatın sınırlarının aşılması
3D baskı, hassas dokulara, derin boşluklara veya düz olmayan nehirlere sahip kalıplar için geliştirme döngüsünü büyük ölçüde hızlandırabilir. Örneğin, bir şirket ayakkabı tabanı desen damgalama kalıpları yapmak için 3D baskıyı kullanıyor. Bu, tasarımdan teslimata kadar geçen süreyi altı haftadan on güne indiriyor ve küçük miktarların ve geniş ürün yelpazesinin ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde kişiselleştirilmiş kişiselleştirmeye olanak tanıyor. COMAC C929, havacılık sektöründe titanyum alaşımlı kanat destek kalıplarını basmak için SLM'yi kullanıyor. Bu, kalıpların çok daha hafif ve güçlü olmasını sağlar.
2. Katma değeri yüksek kalıplar: Hem performansı hem de hassasiyeti garanti ederler.
Yeni enerji araçları alanında, piller ve motorlar gibi temel parçalara yönelik kalıpların çok hassas olması ve iyi çalışması gerekir. 3D baskı teknolojisi, geleneksel prosedürlerde kalıplar birkaç kez sıkıştırıldığında hataların oluşmasını önleyen "tek-kez kalıplama" ile kalıplar yapabilir. Örneğin, yeni bir enerji taşıtı işletmesi entegre şasi kalıplama kalıpları yapmak için 3D baskı teknolojisini kullandı; bu teknoloji kaynak işlemlerini azaltıyor, araçları daha sağlam hale getiriyor ve kalıp geliştirme döngülerini %80 oranında hızlandırıyor.
3. Kalıp onarımı ve yeniden üretimi: tüm yaşam döngüsü boyunca maliyetlerin azaltılması
Bir kalıbı eski yöntemlerle-sabitlemek için, hasarlı katmanları tel ve elektrik deşarjı kullanarak kesmeniz ve ardından bunları tekrar kaynaklamanız gerekir. Bu, uzun zaman alır ve çok paraya mal olur. 3D baskı teknolojisi, kalıbın hasarlı alanlarında "hassas onarımlar" yapabilir ve lazer kaplama biriktirme (LC) teknolojisi, kalıbı hızlı bir şekilde orijinal boyutuna ve performansına geri getirebilir. Örneğin bir şirket damgalama kalıbı boşluğunun yüzeyini sabitlemek için LC teknolojisini kullandı. Bu, onarım süresini 7 günden 2 güne düşürdü, masrafları %50 oranında azalttı ve kalıbın orijinal hassasiyetini geri getirdi.
3, Sektördeki eğilimler: "teknolojik ikame"den "ekolojik yeniden yapılanmaya" geçiş
Metal 3D baskı kalıplarını daha yaygın hale getirmek için üç büyük sorunun üstesinden gelmemiz gerekiyor: malzemelerin maliyeti, sürecin standardizasyonu ve ekipmanın stabilitesi. Şu anda endüstri, teknolojinin aşağıdaki şekillerde kullanılması için baskı yapıyor:
1. Yeni malzemeler: kullanımı kolaylaştırıyor
Yeni metal tozlarının araştırılması ve geliştirilmesi, düşük maliyet ile iyi performans arasında bir denge bulmaya çalışmaktadır. Örneğin bir şirket, hintyağı bitkilerini çıkararak biyo-tabanlı naylon PA11 malzemesi üretti. Bu, geleneksel mühendislik plastiklerine kıyasla maliyetleri %30 azaltırken mükemmel mekanik özellikleri korur ve bu da onu araba iç mekanları için kalıp yapmak için mükemmel kılar. Yüksek-entropili alaşımlar ve gradyan fonksiyonel malzemeler gibi yeni malzemelerin incelenmesi ve geliştirilmesi, 3D-baskılı kalıpların yüksek sıcaklıklara ve korozyona dayanabilmeleri gereken durumlarda kullanılmasını da mümkün kılacaktır.
2. Akıllı üretim: İşleri daha hızlı ve daha doğru hale getirmek
Yapay zeka parametre optimizasyonu ve çevrimiçi izleme teknolojileri, hatalardan kurtulmak için yazdırma ayarlarını gerçek zamanlı olarak değiştirebilir. Örneğin bir şirket, karşılaştırma konumunu kullanarak kalıp birleştirme hatasını 0,05 mm dahilinde tutan bir otomatik aşılama özelliğini piyasaya sürdü. Bu, büyük kalıpların seri-üretimini mümkün kılar. IoT teknolojisi aynı zamanda öğeleri uzaktan izlemenize ve düzeltmenize de olanak tanır; bu da onları çalıştırma ve bakım masraflarını azaltır ve daha güvenilir hale getirir.
3. Açık bir ekoloji yaratmak için endüstriyel zincirde birlikte çalışmak
Ekipman üreten, malzeme tedarik eden ve kalıp yapan şirketler, "donanım+malzeme+hizmet"ten oluşan eksiksiz bir çözüm oluşturmak için birlikte çalışıyor. Örneğin, bir şirket "ekipman+proses+sarf malzemeleri"nden oluşan eksiksiz bir çözüm sunuyor. UM600MT ekipmanı, devasa araba kalıplarını basabilecek kadar büyük olan 400mm × 600mm × 500mm şekillendirme boyutuna sahiptir. Ayrıca bulut platformu, dünyanın dört bir yanındaki tasarım kaynaklarını farklı alanlardaki üretim düğümleriyle bağlayarak "yerel baskı ve küresel dağıtım" adı verilen yeni bir iş modeli yaratacak.