Quali sono i vantaggi della stampa 3D in metallo nelle attrezzature di assemblaggio personalizzate?

1. Aggirare i limiti geometrici: essere in grado di progettare strutture complicate senza limiti
Il percorso di lavorazione delle tecniche sottrattive limita la progettazione tradizionale dei dispositivi, rendendo difficile realizzare caratteristiche complicate come canali di flusso interni, reticoli biomimetici e strutture a pareti sottili-. Ad esempio, una certa azienda che produce componenti per automobili ha provato a realizzare un apparecchio per la lucidatura di precisione la cui superficie irregolare doveva toccare completamente la superficie della montatura degli occhiali. Ma con la lavorazione CNC standard, gli utensili non riescono a raggiungere tutti i punti necessari, il che porta a un errore di lavorazione di oltre 0,3 mm sulla superficie dell'attrezzatura. Ciò peggiora la qualità della lucidatura.Stampa 3D in metallopuò creare rapidamente forme complicate che i metodi tradizionali non potrebbero realizzare sciogliendo la polvere metallica strato dopo strato.
Ad esempio, la tecnologia SLM (Selective Laser Melting) può impilare strati con uno spessore di 0,05 mm, il che rende possibile progettare strutture di ottimizzazione della topologia come canali di flusso a spirale interni e array microporosi. Una certa azienda che produce elettronica utilizza la stampa 3D per realizzare ventose a vuoto adatte a loro. Il design interno del canale di flusso a labirinto consente al gas di distribuirsi uniformemente e aumenta la forza di adsorbimento del 40%. Allo stesso tempo, lo spessore della ventosa è stato ridotto dai soliti 15 mm a 8 mm, il che rende il braccio robotico molto meno pesante. Questa libertà di progettazione non solo fa sì che l'apparecchio funzioni meglio, ma apre anche la possibilità di renderlo più leggero.
2. Accorciare il ciclo di consegna: passare rapidamente dalla progettazione al prodotto finito
Per realizzare dispositivi alla vecchia maniera-sono necessari cinque passaggi: "progettazione, programmazione, elaborazione, debugging dell'assieme". Questa procedura richiede alcune settimane. Quando un produttore di macchine per l'imballaggio deve cambiare articoli sulla propria linea di produzione, il vecchio metodo impiega 14 giorni per realizzare nuove attrezzature, il che significa che cambiare prodotto non è molto efficiente. Con l'opzione "stampa con un clic", la stampa 3D in metallo trasforma immediatamente i file di progettazione in pezzi solidi, senza procedure aggiuntive come la programmazione o la preparazione degli strumenti.
In un'occasione, una certa azienda che produce occhiali ha utilizzato la Platinum BLT-S1500 per stampare dispositivi di lucidatura. Ci sono voluti solo tre giorni per passare dall'importazione dei modelli CAD alla consegna degli articoli finali. Questo è stato del 78% più veloce rispetto ai metodi abituali. Ancora più importante, la stampa 3D consente di ottimizzare rapidamente l’“iterazione del test di stampa del progetto” in un ciclo chiuso. Durante la realizzazione di dispositivi in ​​lega di titanio, un certo produttore di componenti aeronautici ha utilizzato il software Fusion 360 per migliorare la topologia. In soli tre giorni, sono stati sottoposti a tre cicli di modifiche al design, che hanno ridotto il peso dei dispositivi del 35% pur rendendoli sicuri da usare in condizioni di vibrazione di 10G.
3. Utilizzare meglio i materiali: passare dalla "riduzione dello spreco di materiale" alla "quasi formazione di rete"
Quando si realizzano attrezzature complicate, molti materiali metallici costosi vengono eliminati come rifiuti, quindi il tasso di utilizzo dei tipici materiali di lavorazione CNC è solitamente inferiore al 45%. Ad esempio, il prezzo di mercato della lega a base di nichel IN718- arriva fino a 800 yuan al chilogrammo e il costo del solo materiale per realizzare un dispositivo da 10 chilogrammi utilizzando metodi tradizionali è superiore a 40.000 yuan. E la tecnologia “near nettforming” viene utilizzata nella stampa 3D in metallo, il che significa che viene utilizzato oltre l’85% del materiale.
Per il ripristino di una nuova linea di produzione di moduli batteria per veicoli energetici, hanno utilizzato dispositivi di piastra di raffreddamento in lega di alluminio realizzati su ordinazione utilizzando la tecnologia di stampa 3D. Migliorando la progettazione della struttura di supporto, la quantità di materiale utilizzato è passata dai 12 kg dei metodi tradizionali a 3,2 kg e il costo dei singoli pezzi di materiale è diminuito del 73%. Ancora più importante, la stampa 3D consente la fabbricazione integrata di diversi materiali. Ad esempio, è possibile stampare direttamente moduli di dissipazione del calore in lega di rame su substrati di fissaggio in acciaio. Ciò rende la struttura più forte e migliore nella gestione del calore. È difficile realizzare questo materiale composito con metodi tipici.
4. Adattabilità del processo: da “funzione singola” a “integrazione multi scena”
Le attrezzature di assemblaggio devono essere in grado di funzionare in una varietà di situazioni di lavorazione. La stampa 3D in metallo può realizzare soluzioni di fissaggio personalizzate che funzionano in ambienti specifici combinando materiali e processi diversi in modi diversi.
Adattamento alle alte temperature: il supporto della pala del motore realizzato in lega a base di nichel IN718- può mantenere la sua forma a una temperatura elevata di 650 gradi, che è quello che sono i criteri di test per i componenti hot end dei motori degli aerei.
Scenario resistente alla corrosione-: i dispositivi per apparecchiature chimiche realizzati in acciaio inossidabile 316L hanno una resistenza tre volte migliore alla corrosione da cloruri grazie a una struttura dei grani migliorata. La loro durata è ora 2,5 volte più lunga di quella dei metodi tipici.
Requisiti per un posizionamento preciso: un'azienda che produce apparecchiature per semiconduttori ha iniziato a utilizzare la tecnologia di stampa 3D micro laser per realizzare dispositivi di trasferimento wafer con una precisione entro ± 2 μ m. La rugosità della superficie, Ra, è inferiore o uguale a 0,8 μm, un valore sufficiente per l'utilizzo in officine ultra-pulite.
Inoltre, gli impianti per la stampa 3D possono avere anche funzionalità di sensore. Un produttore di robot ha aggiunto al dispositivo slot di installazione per estensimetri stampati in 3D-e ha tenuto d'occhio il cambiamento della forza di serraggio in tempo reale. Ciò ha aumentato la resa dell'assemblaggio dal 92% al 99,5%.
5. Pratica industriale: il salto dal laboratorio alla produzione su larga-scala
L’apparecchio di stampa 3D in metallo è passato dalla fase di verifica dell’idea all’utilizzo su larga scala. Safran Group ha prodotto un accessorio per il radiatore dell'olio stampato in 3D- per i motori LEAP nel settore aerospaziale. Questo design imita la natura e aumenta la superficie di scambio termico del 40% riducendo il peso del 30%. È stata inoltre in grado di produrre 2.000 pezzi all'anno su vasta scala utilizzando la tecnologia EBM. Apple ha utilizzato la tecnologia di stampa 3D per realizzare esclusivi dispositivi di ispezione del telaio del telefono in lega di titanio nel mercato dell’elettronica di consumo. Ciò ha ridotto il ciclo di ispezione da 8 ore per lotto a 2 ore per lotto, il che aiuta i prodotti della serie iPhone a cambiare rapidamente.
La combinazione della stampa 3D in metallo e della tecnologia del gemello digitale sta rendendo la produzione di dispositivi più intelligente, il che è ancora più interessante. Inserendo i chip RFID nei raccordi stampati in 3D, un produttore tedesco di dispositivi è stato in grado di raccogliere e analizzare i dati in tempo reale. Se utilizzato con algoritmi di apprendimento automatico, può prevedere quanto durerà un apparecchio e inviare automaticamente promemoria di manutenzione, riducendo i tempi di fermo delle apparecchiature del 60%.