La stampa 3D in metallo può sostituire completamente i tradizionali metodi di produzione di stampi?

一, La principale differenza tra produzione additiva e sottrattiva da un punto di vista tecnico
"Fusione e impilamento strato per strato guidato digitalmente" è ciò che riguarda la stampa 3D in metallo. Ad esempio, la fusione selettiva laser (SLM) scioglie solo alcuni tipi di polvere metallica utilizzando raggi laser ad alta-energia. Quindi costruisce forme tridimensionali strato dopo strato e crea spazi interni complessi, canali di raffreddamento conformi e altre strutture direttamente senza la necessità di stampi. Platinum Technology ha creato un corso d'acqua a forma di vena biomimetica-per lo stampo di scatole di batterie per veicoli a nuova energia che ha ridotto il ciclo di stampaggio a iniezione del 35% e migliorato l'efficienza di raffreddamento del 40%. Questo è difficile da ottenere con i metodi standard di foratura e fresatura.
La produzione tradizionale di stampi, d'altra parte, utilizza la "lavorazione sottrattiva" (come la fresatura CNC e l'elettroerosione) e la "formatura di materiali uguali" (come la fusione e la forgiatura). Il modo in cui funzionano questi processi implica che la progettazione dello stampo deve tenere conto della fattibilità della lavorazione. Ad esempio, negli stampi per pressofusione tradizionali-, il canale dell'acqua di raffreddamento è spesso rotto o dritto. Questo perché è difficile raggiungere la punta del trapano ed è difficile realizzare un disegno che si adatti al foro dello stampo. Ciò rende il raffreddamento non uniforme e provoca una deformazione dei prodotti superiore all'8%.
Il punto più importante della sostituzione tecnologica: la stampa 3D è l'unica strada da percorrere quando la complessità della struttura dello stampo (fori trasversali interni, nervature a pareti sottili-, microcanali, ecc.) rende i metodi tradizionali impraticabili o quando è necessario apportare rapidamente modifiche al progetto. Ad esempio, la stampa 3D ha ridotto il tempo necessario per realizzare lo stampo del guscio di un dispositivo medico da 6 settimane a 72 ore e ha aumentato la velocità di utilizzo dei materiali dal 25% al ​​95%.
2, Struttura dei costi: riorganizzazione aziendale in situazioni di piccoli lotti
I costi di sviluppo degli stampi rappresentano dal 60% al 70% del costo totale della produzione di stampi tradizionale. Questi costi includono l'usura delle apparecchiature e la manodopera necessaria per la produzione degli elettrodi, la lavorazione con scarica elettrica, il taglio del filo e altri processi. Lo "stampaggio diretto di modelli digitali" nella stampa 3D in metallo elimina la necessità di stampi e le cose principali che ne determinano il costo sono i materiali in polvere utilizzati e l'usura delle attrezzature.
1. Per lotti piccoli (1–100 pezzi), la stampa 3D è chiaramente migliore.
La quantità di materiale utilizzato: nei metodi tradizionali, come la forgiatura e il taglio grezzo, viene sprecato fino al 70% del materiale. Ma nella stampa 3D, la polvere rimanente può essere riciclata, quindi viene utilizzato oltre il 90% del materiale. Ad esempio, la stampa 3D riduce il costo dei materiali del 58% per un determinato stampo per pressofusione di alluminio-metallo.
Costi di lavorazione: gli stampi tradizionali necessitano che diverse macchine lavorino insieme per lavorarli, ma la stampa 3D necessita di una sola macchina per eseguire lo stampaggio della struttura centrale, il che riduce i costi di lavorazione dal 40% al 60%.
Tempo di ciclo: il ciclo di apertura standard dello stampo può richiedere da sei a otto settimane, ma la stampa 3D richiede solo da tre a cinque giorni. Ciò può ridurre il ciclo di ricerca e sviluppo di oltre il settanta per cento, rendendolo perfetto per la fase di verifica della produzione di prova.
2. Per ordini di grandi dimensioni (più di 1000 pezzi), la lavorazione tradizionale è ancora la norma.
Costo unitario: all’aumentare della produzione, il costo condiviso degli stampi tradizionali diminuisce molto rapidamente. Ad esempio, quando furono realizzati molti stampi per cofani di automobili, il prezzo per pezzo scese da 2.000 yuan per la stampa 3D a 80 yuan per i metodi vecchio stile.
Precisione e qualità della superficie: con il taglio CNC tradizionale, è possibile ottenere una superficie piana di 0,8 μm, ma con la stampa 3D è necessario passare attraverso lucidatura, sabbiatura e altri passaggi per ottenere una superficie piana di 3,2 μm, che costa di più.
Quando la produzione annua di stampi supera i 500 pezzi, il costo di un singolo pezzo utilizzando i metodi tradizionali inizia ad essere inferiore a quello della stampa 3D. Se si tiene conto del rischio di modifiche progettuali (ad esempio, cambiare uno stampo tradizionale significa riaprirlo, il che può costare dal 30% al 50% del costo iniziale), i vantaggi della stampa 3D nella produzione flessibile possono essere estesi a situazioni in cui vengono prodotti circa 1000 pezzi ogni anno.
3, Ecologia industriale: come la tecnologia può lavorare insieme per aiutare l'ambiente e come può essere ricostruito
La produzione tradizionale di stampi e la stampa 3D in metallo sono in competizione tra loro, ma non è un gioco a-somma zero. Si tratta invece di una forza che sta spingendo l’ambiente industriale verso l’integrazione dei “servizi di progettazione e produzione”.
1. Combinazione di tecnologie: realizzazione di compositi con metodi additivi e sottrattivi
Le aziende ai vertici stanno superando i limiti di un'unica tecnologia utilizzando insieme "stampa 3D+lavorazione di precisione CNC". L'attrezzatura BLT-S450 di Platinum, ad esempio, può eseguire la stampa collaborativa a sei-laser e un centro di lavoro a cinque-assi può riparare le cavità dello stampo con una precisione a livello-a specchio. Ciò mantiene le complesse capacità strutturali della stampa 3D soddisfacendo al tempo stesso le esigenze di qualità della superficie degli stampi tradizionali.
2. Nuovi materiali: gradienti funzionali e materiali compositi
I materiali utilizzati negli stampi tradizionali sono per lo più monoleghe. Tuttavia, la stampa 3D può posizionare materiali funzionalmente classificati in un modo unico per ciascun lavoro. Nel caso dello stampo del motore di un aereo, la stampa 3D aggiunge un rivestimento ad alta-durezza (come WC Co) alla superficie. Ciò mantiene il nucleo resistente e rende possibile "un materiale per molteplici usi", il che rappresenta un miglioramento rispetto al vecchio modo di collegare insieme materiali diversi.
3. Modalità di servizio: dalla vendita di dispositivi alla fornitura di soluzioni
I "fornitori di hardware" cambiano nome in "integratori di servizi" per i produttori di apparecchiature. Platinum ha rilasciato un sistema "attrezzature+materiali+database di processi" che funziona insieme. I prezzi della polvere di lega di titanio autoprodotta- sono inferiori del 50% rispetto al 2020 e la piattaforma Internet of Things ha reso possibile diagnosticare e avvisare da remoto in caso di guasti alle apparecchiature, il che ha aumentato le entrate del servizio al 30%.
4. Standard nel settore: dalla crescita selvaggia allo sviluppo standardizzato
La produzione tradizionale di stampi ha creato un sistema standard completo, come lo standard di precisione dello stampo ISO 2768. Tuttavia, gli stampi per la stampa 3D presentano ancora problemi, come l’impossibilità di ottenere l’approvazione della precisione e di controllare il tasso di difetti. Ad esempio, gli stampi per impianti medici devono essere certificati sia dalla FDA che dal CE ogni tre-cinque anni. Ciò rende più difficile la diffusione della stampa 3D nelle aree-di fascia alta.