Come applicare la stampa 3D in metallo nel settore degli stampi automobilistici?

一, Innovazione tecnologica: dalla "produzione di strutture complesse" alla "personalizzazione delle prestazioni"
Il vantaggio principale della stampa 3D in metallo è che può realizzare oggetti con “progettazione libera” e “integrazione delle prestazioni della struttura del materiale”. La fusione laser selettiva (SLM) e la fusione con fascio di elettroni (EBM) sono due metodi che possono essere utilizzati per impilare polveri metalliche strato dopo strato per creare complessi motivi geometrici. Si tratta di un grande miglioramento rispetto alla lavorazione standard sulle forme degli stampi.
1. Canale di raffreddamento flessibile: un enorme passo avanti per le prestazioni dello stampo
L'efficienza del raffreddamento degli stampi a iniezione e pressofusione-ha un effetto diretto sulla qualità e sul ciclo del processo di stampaggio del prodotto. Nella maggior parte dei casi, i canali dell'acqua di raffreddamento negli stampi tradizionali sono diritti, il che rende difficile l'adattamento alla superficie della cavità dello stampo. Ciò provoca un raffreddamento non uniforme e modifica la forma del prodotto. La stampa 3D in metallo può creare corsi d’acqua irregolari come rami di alberi a spirale e biomimetici. Ciò aumenta l'area di contatto tra il liquido di raffreddamento e la cavità dello stampo di oltre tre volte, dimezza il ciclo di raffreddamento e aumenta il tasso di certificazione del prodotto a oltre il 99%. Ad esempio, un'azienda ha utilizzato la tecnologia di stampa 3D per realizzare stampi per pressofusione delle testate dei cilindri dei motori-. Ciò ha ridotto i tempi di produzione da 2 mesi a 2 settimane, ha aumentato la durata dello stampo fino a oltre 100.000 volte e ha ottenuto un tasso di resa del prodotto del 100%.
2. Struttura leggera: la "riduzione del peso e il miglioramento dell'efficienza" degli stampi
Gli stampi automobilistici devono essere in grado di gestire temperature e pressioni molto elevate. Per garantire che siano resistenti, i design tradizionali generalmente utilizzano strutture solide. Ciò rende lo stampo pesante e gli conferisce molta inerzia, il che rende la lavorazione meno accurata e meno efficiente. Utilizzando le tecnologie di ottimizzazione della topologia, la stampa 3D in metallo può rendere lo stampo più leggero dal 20% al 30% pur mantenendo la sua robustezza. Ad esempio, una certa azienda automobilistica produce stampi per alloggiamenti di motori elettrici in lega di alluminio utilizzando la tecnologia di stampa 3D. Utilizzando uno stampaggio integrato e progettando pareti molto sottili, il peso dell'alloggiamento viene ridotto del 20%, il processo di lavorazione viene ridotto del 50% e il tasso di utilizzo del materiale aumenta del 40%.
3. Un grande cambiamento nel funzionamento dei materiali: passare dalla “Universalizzazione” agli “Scenari”
I nuovi materiali per la stampa 3D in metallo consentono di realizzare stampi che funzionano in diversi modi. Puoi utilizzare acciaio per utensili H13 standard, leghe ad alta-entropia o materiali funzionali con gradiente per realizzare stampi stampati in 3D-più duri, più resistenti all'usura e alla corrosione e più adatti a svariati usi. Ad esempio, un'azienda ha prodotto polvere di acciaio H13 rinforzata con nano carburo di tungsteno, che rende lo stampo più duro fino a 60 HRC pur mantenendo la sua grande tenacità. Ciò soddisfa le esigenze di alta temperatura e alta pressione degli stampi per dischi di turbine di motori aeronautici.
2, Scenari applicativi: dalla "convalida del prototipo" alla "produzione su larga-scala"
Gli stampi per stampa 3D in metallo hanno una struttura dei costi diversa rispetto ai metodi tradizionali. I prezzi delle attrezzature e dei materiali sono maggiori, ma le fasi di progettazione dello stampo, produzione di prova e modifica non sono più necessarie. Il costo complessivo diminuisce all’aumentare della dimensione del lotto di produzione. Al momento, può essere utilizzato in tre situazioni principali:
1. Stampi a struttura complessa: superare i limiti della lavorazione tradizionale
La stampa 3D può accelerare molto il ciclo di sviluppo per stampi con texture delicate, vuoti profondi o fiumi non dritti. Ad esempio, un’azienda utilizza la stampa 3D per realizzare stampi per lo stampaggio di modelli di suole di scarpe. Ciò riduce il tempo necessario per passare dalla progettazione alla consegna da sei settimane a dieci giorni e consente la personalizzazione personalizzata per soddisfare le esigenze di piccole quantità e di un'ampia gamma di prodotti. La COMAC C929 utilizza la tecnologia SLM per stampare stampi di supporto delle ali in lega di titanio nel settore aerospaziale. Ciò rende gli stampi molto più leggeri e resistenti.
2. Stampi con molto valore aggiunto: garantiscono performance e precisione.
Nell'ambito dei veicoli a nuova energia, gli stampi per parti fondamentali come batterie e motori devono essere molto precisi e funzionare bene. 3La tecnologia di stampa D può realizzare stampi con "stampaggio una-una volta", che impedisce l'accumulo di difetti quando gli stampi vengono serrati più volte nelle procedure tradizionali. Ad esempio, un’azienda di veicoli a nuova energia ha utilizzato la tecnologia di stampa 3D per realizzare stampi integrati per lo stampaggio del telaio, che riduce le operazioni di saldatura, rende i veicoli più robusti e accelera i cicli di sviluppo degli stampi dell’80%.
3. Riparazione e rigenerazione degli stampi: riduzione dei costi durante l'intero ciclo di vita
Per riparare uno stampo alla vecchia- maniera, devi tagliare gli strati danneggiati utilizzando filo e scarica elettrica, quindi saldarli nuovamente insieme. Questa operazione richiede molto tempo e costa molto denaro. 3La tecnologia di stampa D può eseguire "riparazioni precise" sulle aree danneggiate dello stampo, mentre la tecnologia di deposizione di rivestimento laser (LC) può riportare rapidamente lo stampo alle dimensioni e alle prestazioni originali. Ad esempio, un'azienda ha utilizzato la tecnologia LC per fissare la superficie della cavità dello stampo di stampaggio. Ciò ha ridotto i tempi di riparazione da 7 a 2 giorni, ha ridotto le spese del 50% e ha ripristinato la precisione originale dello stampo.
3, Tendenze del settore: passare dalla “sostituzione tecnologica” alla “ristrutturazione ecologica”
Per rendere più comuni gli stampi per la stampa 3D in metallo, dobbiamo superare tre grandi problemi: il costo dei materiali, la standardizzazione del processo e la stabilità delle attrezzature. In questo momento, l’industria sta spingendo per l’uso della tecnologia nei seguenti modi:
1. Nuovi materiali: più facile da usare
La ricerca e lo sviluppo di nuove polveri metalliche sta lavorando per trovare un equilibrio tra basso costo e buone prestazioni. Ad esempio, un'azienda ha prodotto nylon PA11 a base biologica-estraendo piante di ricino. Ciò riduce i costi del 30% rispetto ai tradizionali tecnopolimeri mantenendo ottime proprietà meccaniche, rendendoli perfetti per la realizzazione di stampi per interni di automobili. Lo studio e lo sviluppo di nuovi materiali, come leghe ad alta-entropia e materiali funzionali a gradiente, consentiranno inoltre di utilizzare stampi stampati in 3D-in situazioni in cui devono essere in grado di resistere alle alte temperature e alla corrosione.
2. Produzione intelligente: rendere le cose più veloci e precise
L'ottimizzazione dei parametri AI e le tecnologie di monitoraggio online possono modificare le impostazioni di stampa in tempo reale per eliminare i guasti. Ad esempio, un'azienda ha rilasciato una funzionalità di innesto automatico che mantiene l'errore di giunzione dello stampo entro 0,05 mm utilizzando la posizione di riferimento. Ciò rende possibile la-produzione in serie di stampi di grandi dimensioni. La tecnologia IoT può anche consentire di monitorare e riparare gli oggetti a distanza, riducendo le spese di gestione e manutenzione e rendendoli più affidabili.
3. Lavorare insieme nella catena industriale per creare un'ecologia aperta
Le aziende che producono attrezzature, forniscono materiali e realizzano stampi stanno lavorando insieme per creare una soluzione completa di "hardware+materiali+servizi". Ad esempio, un'azienda offre una soluzione completa di "attrezzature+processo+materiali di consumo". La sua attrezzatura UM600MT ha una dimensione di formatura di 400 mm × 600 mm × 500 mm, abbastanza grande da stampare enormi stampi per automobili. Inoltre, la piattaforma cloud collegherebbe le risorse di progettazione di tutto il mondo con i nodi di produzione in diverse aree, creando un nuovo modello di business chiamato “stampa locale e distribuzione globale”.