จะนำการพิมพ์ 3 มิติโลหะมาใช้ในอุตสาหกรรมแม่พิมพ์ยานยนต์ได้อย่างไร

一 ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี: จาก "การผลิตโครงสร้างที่ซับซ้อน" สู่ "การปรับแต่งประสิทธิภาพ"
ประโยชน์หลักของการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะคือสามารถสร้างสิ่งต่าง ๆ ได้ด้วย "การออกแบบฟรี" และ "การผสานรวมประสิทธิภาพของโครงสร้างวัสดุ" การหลอมด้วยเลเซอร์แบบเลือกสรร (SLM) และการหลอมด้วยลำอิเล็กตรอน (EBM) เป็นสองวิธีที่สามารถใช้เพื่อซ้อนผงโลหะทีละชั้นเพื่อสร้างลวดลายเรขาคณิตที่ซับซ้อน นี่เป็นการปรับปรุงครั้งใหญ่เหนือการประมวลผลมาตรฐานในรูปทรงแม่พิมพ์
1. ช่องระบายความร้อนที่ยืดหยุ่น: ก้าวสำคัญสำหรับประสิทธิภาพของแม่พิมพ์
ประสิทธิภาพการทำความเย็นของแม่พิมพ์ฉีดและแม่พิมพ์-มีผลโดยตรงต่อคุณภาพและวงจรของกระบวนการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ โดยส่วนใหญ่แล้ว ช่องจ่ายน้ำหล่อเย็นในแม่พิมพ์แบบดั้งเดิมจะเป็นแนวตรง ซึ่งทำให้ยากต่อการปรับให้เหมาะกับพื้นผิวของโพรงแม่พิมพ์ ส่งผลให้ความเย็นไม่สม่ำเสมอและรูปร่างของผลิตภัณฑ์เปลี่ยนไป การพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะสามารถสร้างทางน้ำที่ไม่สม่ำเสมอ เช่น กิ่งก้านเกลียวและกิ่งก้านของต้นไม้เลียนแบบชีวภาพ สิ่งนี้จะเพิ่มพื้นที่สัมผัสระหว่างของเหลวหล่อเย็นและโพรงแม่พิมพ์มากกว่าสามเท่า ลดรอบการทำความเย็นลงครึ่งหนึ่ง และเพิ่มอัตราการรับรองผลิตภัณฑ์มากกว่า 99% ตัวอย่างเช่น บริษัทแห่งหนึ่งใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติเพื่อสร้างแม่พิมพ์หล่อฝาสูบของเครื่องยนต์- ลดเวลาในการผลิตจาก 2 เดือนเหลือ 2 สัปดาห์ เพิ่มอายุการใช้งานของแม่พิมพ์ได้มากกว่า 100,000 เท่า และได้อัตราผลตอบแทนของผลิตภัณฑ์ 100%
2. โครงสร้างน้ำหนักเบา: "การลดน้ำหนักและปรับปรุงประสิทธิภาพ" ของแม่พิมพ์
แม่พิมพ์ยานยนต์จะต้องสามารถทนต่ออุณหภูมิและแรงกดดันที่สูงมากได้ การออกแบบแบบดั้งเดิมมักใช้โครงสร้างที่มั่นคงเพื่อให้แน่ใจว่ามีความแข็งแรง ทำให้แม่พิมพ์มีน้ำหนักมากและมีความเฉื่อยมาก ซึ่งทำให้การประมวลผลมีความแม่นยำน้อยลงและมีประสิทธิภาพน้อยลง ด้วยการใช้เทคโนโลยีการปรับแต่งโทโพโลยีให้เหมาะสม การพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะอาจทำให้แม่พิมพ์มีน้ำหนักเบาขึ้น 20% ถึง 30% ในขณะที่ยังคงความแข็งแกร่งเอาไว้ ตัวอย่างเช่น บริษัทยานยนต์แห่งหนึ่งผลิตแม่พิมพ์สำหรับโครงอะลูมิเนียมอัลลอยด์สำหรับขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าโดยใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ ด้วยการใช้การขึ้นรูปแบบบูรณาการและการออกแบบผนังที่บางมาก น้ำหนักของตัวเครื่องจะลดลง 20% กระบวนการตัดเฉือนจะลดลง 50% และอัตราการใช้วัสดุเพิ่มขึ้น 40%
3. การเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในวิธีการทำงานของวัสดุ: จาก "การทำให้เป็นสากล" เป็น "สถานการณ์"
วัสดุการพิมพ์ 3 มิติโลหะแบบใหม่ทำให้สามารถสร้างแม่พิมพ์ที่ทำงานในรูปแบบต่างๆ ได้ คุณสามารถใช้เหล็กกล้าเครื่องมือ H13 มาตรฐาน โลหะผสมเอนโทรปีสูง- หรือวัสดุที่มีการไล่ระดับเพื่อสร้างแม่พิมพ์ที่พิมพ์แบบ 3 มิติ- ซึ่งมีความแข็งกว่า ทนทานต่อการสึกหรอและการกัดกร่อนมากกว่า และดีกว่าสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่น บริษัทแห่งหนึ่งได้ผลิตผงเหล็ก H13 เสริมทังสเตนคาร์ไบด์นาโน ซึ่งทำให้แม่พิมพ์แข็งขึ้นถึง HRC 60 ในขณะที่ยังคงความเหนียวที่ยอดเยี่ยมไว้ สิ่งนี้ตอบสนองความต้องการด้านอุณหภูมิและแรงดันสูงของแม่พิมพ์จานกังหันของเครื่องยนต์เครื่องบิน
2 สถานการณ์การใช้งาน: ตั้งแต่ "การตรวจสอบต้นแบบ" ไปจนถึง "การผลิตขนาดใหญ่-"
แม่พิมพ์การพิมพ์ 3 มิติโลหะมีโครงสร้างต้นทุนที่แตกต่างจากวิธีการแบบเดิม ราคาของอุปกรณ์และวัสดุสูงขึ้น แต่ขั้นตอนการออกแบบแม่พิมพ์ การทดลองผลิต และการดัดแปลงไม่จำเป็นอีกต่อไป ต้นทุนโดยรวมจะลดลงเมื่อขนาดชุดการผลิตเพิ่มขึ้น ตอนนี้สามารถใช้ได้ใน 3 สถานการณ์หลัก:
1. แม่พิมพ์ที่มีโครงสร้างซับซ้อน: ก้าวข้ามขีดจำกัดของการผลิตแบบดั้งเดิม
การพิมพ์ 3 มิติสามารถเร่งวงจรการพัฒนาได้มากสำหรับแม่พิมพ์ที่มีพื้นผิวละเอียดอ่อน ช่องว่างลึก หรือแม่น้ำที่ไม่ตรง ตัวอย่างเช่น บริษัทแห่งหนึ่งใช้การพิมพ์ 3 มิติเพื่อสร้างแม่พิมพ์ปั๊มลวดลายพื้นรองเท้า วิธีนี้จะช่วยลดเวลาที่ใช้ในตั้งแต่การออกแบบไปจนถึงการจัดส่งจากหกสัปดาห์เหลือเพียงสิบวัน และช่วยให้สามารถปรับแต่งตามความต้องการเฉพาะบุคคลเพื่อให้ตรงกับความต้องการของปริมาณน้อยและผลิตภัณฑ์ที่หลากหลาย COMAC C929 ใช้ SLM ในการพิมพ์แม่พิมพ์รองรับปีกโลหะผสมไทเทเนียมในธุรกิจการบินและอวกาศ ทำให้แม่พิมพ์เบาและแข็งแรงขึ้นมาก
2. แม่พิมพ์ที่มีมูลค่าเพิ่มมากมาย รับประกันทั้งประสิทธิภาพและความแม่นยำ
ในด้านยานยนต์พลังงานใหม่ แม่พิมพ์สำหรับชิ้นส่วนพื้นฐาน เช่น แบตเตอรี่และมอเตอร์จะต้องมีความแม่นยำมากและทำงานได้ดี. 3เทคโนโลยีการพิมพ์ D อาจสร้างแม่พิมพ์ที่มี "การขึ้นรูปแบบครั้งเดียว-" ซึ่งจะหยุดความผิดพลาดไม่ให้ก่อตัวขึ้นเมื่อมีการจับยึดแม่พิมพ์หลายครั้งในขั้นตอนแบบดั้งเดิม ตัวอย่างเช่น ธุรกิจยานยนต์พลังงานใหม่ได้ใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติเพื่อสร้างแม่พิมพ์ขึ้นรูปแชสซีแบบรวม ซึ่งลดขั้นตอนการเชื่อม ทำให้ยานพาหนะมีความทนทานมากขึ้น และเร่งวงจรการพัฒนาแม่พิมพ์ให้เร็วขึ้น 80%
3. การซ่อมแซมและการผลิตแม่พิมพ์ใหม่: ลดต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน
หากต้องการซ่อมแม่พิมพ์ด้วยวิธีเก่า- คุณต้องตัดชั้นที่เสียหายออกโดยใช้ลวดและกระแสไฟฟ้า จากนั้นจึงเชื่อมกลับเข้าด้วยกัน ซึ่งใช้เวลานานและมีค่าใช้จ่ายสูง. 3เทคโนโลยีการพิมพ์ D สามารถ "ซ่อมแซมได้อย่างแม่นยำ" บนพื้นที่ที่เสียหายของแม่พิมพ์ และเทคโนโลยีการหุ้มด้วยเลเซอร์ (LC) สามารถนำแม่พิมพ์กลับคืนสู่ขนาดและประสิทธิภาพดั้งเดิมได้อย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น บริษัทแห่งหนึ่งใช้เทคโนโลยี LC เพื่อยึดพื้นผิวของช่องแม่พิมพ์ปั๊มขึ้นรูป ซึ่งช่วยลดเวลาการซ่อมแซมจาก 7 วันเหลือ 2 วัน ลดค่าใช้จ่ายลง 50% และนำความแม่นยำดั้งเดิมของแม่พิมพ์กลับมา
3 แนวโน้มในอุตสาหกรรม: จาก "การทดแทนเทคโนโลยี" ไปสู่ ​​"การปรับโครงสร้างทางนิเวศวิทยา"
เพื่อให้แม่พิมพ์การพิมพ์ 3 มิติโลหะแพร่หลายมากขึ้น เราจำเป็นต้องเอาชนะปัญหาใหญ่สามประการ ได้แก่ ต้นทุนของวัสดุ การทำให้กระบวนการเป็นมาตรฐาน และความเสถียรของอุปกรณ์ ขณะนี้อุตสาหกรรมกำลังผลักดันให้เกิดการใช้เทคโนโลยีในลักษณะดังต่อไปนี้:
1. วัสดุใหม่: ทำให้ใช้งานได้ง่ายขึ้น
การวิจัยและพัฒนาผงโลหะชนิดใหม่กำลังทำงานเพื่อค้นหาสมดุลระหว่างต้นทุนที่ต่ำและประสิทธิภาพที่ดี ตัวอย่างเช่น บริษัทแห่งหนึ่งสร้างวัสดุไนลอน PA11 ชีวภาพ-โดยการสกัดต้นละหุ่ง ซึ่งช่วยลดต้นทุนได้ 30% เมื่อเทียบกับพลาสติกวิศวกรรมแบบดั้งเดิม ในขณะที่ยังคงคุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยม ทำให้เหมาะสำหรับทำแม่พิมพ์สำหรับภายในรถยนต์ การศึกษาและพัฒนาวัสดุใหม่ เช่น โลหะผสมเอนโทรปีสูง-และวัสดุเชิงฟังก์ชันแบบไล่ระดับ จะทำให้สามารถใช้แม่พิมพ์ที่พิมพ์แบบ 3 มิติ-ได้ในสถานการณ์ที่ต้องทนต่ออุณหภูมิและการกัดกร่อนสูง
2. การผลิตอัจฉริยะ: ทำให้สิ่งต่าง ๆ เร็วขึ้นและแม่นยำยิ่งขึ้น
การเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์ AI และเทคโนโลยีการตรวจสอบออนไลน์สามารถเปลี่ยนการตั้งค่าการพิมพ์แบบเรียลไทม์เพื่อกำจัดข้อผิดพลาด ตัวอย่างเช่น บริษัทแห่งหนึ่งได้เปิดตัวคุณลักษณะการต่อกิ่งอัตโนมัติที่ช่วยรักษาข้อผิดพลาดในการต่อแม่พิมพ์ให้อยู่ภายใน 0.05 มม. โดยใช้ตำแหน่งมาตรฐาน ซึ่งทำให้สามารถผลิตแม่พิมพ์ขนาดใหญ่ได้เป็นจำนวนมาก เทคโนโลยี IoT ยังช่วยให้คุณตรวจสอบและแก้ไขรายการจากระยะไกล ซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินการและบำรุงรักษา และทำให้เชื่อถือได้มากขึ้น
3. การทำงานร่วมกันในห่วงโซ่อุตสาหกรรมเพื่อสร้างระบบนิเวศแบบเปิด
บริษัทที่ผลิตอุปกรณ์ จัดหาวัสดุ และผลิตแม่พิมพ์กำลังทำงานร่วมกันเพื่อสร้างโซลูชันที่สมบูรณ์ของ "ฮาร์ดแวร์+วัสดุ+บริการ" ตัวอย่างเช่น บริษัทแห่งหนึ่งนำเสนอโซลูชั่นแบบครบวงจรเกี่ยวกับ "อุปกรณ์+กระบวนการ+วัสดุสิ้นเปลือง" อุปกรณ์ UM600MT มีขนาดขึ้นรูป 400 มม. × 600 มม. × 500 มม. ซึ่งใหญ่พอที่จะพิมพ์แม่พิมพ์รถยนต์ขนาดใหญ่ได้ นอกจากนี้ แพลตฟอร์มคลาวด์จะเชื่อมโยงทรัพยากรการออกแบบจากทั่วโลกกับโหนดการผลิตในพื้นที่ต่างๆ สร้างโมเดลธุรกิจใหม่ที่เรียกว่า "การพิมพ์ในท้องถิ่นและการจัดจำหน่ายทั่วโลก"