เหตุใดอุตสาหกรรมแม่พิมพ์จึงกลายเป็นทิศทางการใช้งานหลักสำหรับการพิมพ์โลหะ 3 มิติ

ประการหนึ่ง ความสามารถในการปรับตัวทางเทคนิค: การพิมพ์โลหะ 3 มิติและการทำแม่พิมพ์ทำงานร่วมกันได้ดีเพียงใด
1. คุณสามารถกำหนดรูปทรงสิ่งก่อสร้างที่ซับซ้อนได้อย่างอิสระ ซึ่งเกินขอบเขตของงานหัตถกรรมแบบดั้งเดิม
ปัญหาหลักของการทำแม่พิมพ์คือการสร้างวงจรน้ำหล่อเย็นที่ซับซ้อน โครงสร้างที่เบา และบูรณาการการทำงาน ตรรกะ "การกำจัดวัสดุ" ของการประมวลผลแบบหักลบจำกัดวิธีการแบบเดิม ทำให้ยากต่อการสร้างโครงสร้างที่ซับซ้อน เช่น โครงเสริมแรงภายใน และช่องระบายความร้อนที่เป็นไปตามโครงสร้าง ตัวอย่างเช่น วงจรน้ำหล่อเย็นในแม่พิมพ์ฉีดทั่วไปมักใช้การเจาะหรือการออกแบบฉากกั้น ซึ่งไม่พอดีกับรูปร่างของโพรงแม่พิมพ์ ทำให้การระบายความร้อนไม่เท่ากันและผลิตภัณฑ์เสียรูปเร็วเกินไป การพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะอาจสร้างรูปร่างช่องทางการไหลแบบเกลียว ตาข่าย หรือแบบชีวเลียนแบบโดยตรงที่ยึดติดกับโพรงแม่พิมพ์อย่างใกล้ชิดโดยการเรียงซ้อนวัสดุทีละชั้น
การใช้แม่พิมพ์ที่นั่งตรวจสอบกำลังจาก Taiwan Zongwei Industry เป็นตัวอย่าง การจำลองด้วย Moldex3D ช่วยปรับปรุงการออกแบบทางน้ำที่ผิดปกติ จากนั้นแม่พิมพ์การพิมพ์ 3 มิติโลหะก็ลดความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างแม่พิมพ์ตัวผู้และตัวเมียจาก 47 องศาจนเกือบเท่ากัน ลดอัตราการบิดงอลง 49% และลดรอบการขึ้นรูปลง 25% กรณีนี้แสดงให้เห็นว่าความสามารถในการพิมพ์โลหะ 3D ในการสร้างโครงสร้างที่ซับซ้อนสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของแม่พิมพ์ได้อย่างมาก
2. เทคโนโลยีการทำความเย็นแบบสุ่ม: การปฏิวัติด้านคุณภาพและประสิทธิภาพเป็นสองเท่า
คุณภาพของชิ้นงานฉีดขึ้นรูปขึ้นอยู่กับระบบหล่อเย็นของแม่พิมพ์เป็นอย่างมาก เนื่องจากมีการจัดวางที่จำกัด ช่องจ่ายน้ำแบบรูตรงแบบดั้งเดิมอาจทำให้อุณหภูมิของแม่พิมพ์ไม่เท่ากัน ซึ่งอาจนำไปสู่ปัญหาในการบิดเบี้ยวและการหดตัวของผลิตภัณฑ์ได้ ด้วยการปรับการไหลของน้ำเพื่อให้น้ำหล่อเย็นครอบคลุมโพรงแม่พิมพ์เท่ากัน วิธีการระบายความร้อนตามแบบแผนสำหรับการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะทำให้เกิดความก้าวหน้าดังต่อไปนี้:
การปรับปรุงประสิทธิภาพ: หลังจากเปลี่ยนมาใช้ทางน้ำที่เป็นไปตามมาตรฐานสำหรับแม่พิมพ์กันชนรถยนต์บางรุ่น วงจรการฉีดขึ้นรูปก็เพิ่มขึ้นจาก 45 วินาทีเป็น 30 วินาที และกำลังการผลิตต่อปีของอุปกรณ์หนึ่งก็เพิ่มขึ้น 120,000 ชิ้น
การปรับปรุงคุณภาพ: อัตราการบิดเบี้ยวของแม่พิมพ์ขั้วต่อไฟฟ้าบางชนิดลดลงจาก 0.8% เป็น 0.2% และอัตราผลตอบแทนเพิ่มขึ้นเป็น 99.5%
อายุการใช้งานยาวนานขึ้น: Siegfried Hofmann ในเยอรมนีผลิตแม่พิมพ์โฟมอะลูมิเนียมที่พิมพ์แบบ 3 มิติ- ซึ่งให้ไอน้ำผ่านได้ดีกว่าและมีโครงสร้างการระบายอากาศที่ดี ทำให้รอบการทำความร้อนและความเย็นเร็วขึ้น 30% และแม่พิมพ์มีอายุการใช้งานนานขึ้น 40%
3. การบูรณาการที่มีน้ำหนักเบาและใช้งานได้จริง: ลดค่าใช้จ่ายโดยรวม
ด้วยการปรับรูปร่างของแม่พิมพ์ให้เหมาะสม การพิมพ์โลหะ 3D อาจกำจัดวัสดุพิเศษและทำให้โครงสร้างแข็งแกร่งขึ้นในขณะที่ลดน้ำหนักลง 30% ถึง 50% ตัวอย่างเช่น บริษัทที่ผลิตอุปกรณ์เกี่ยวกับพลังงานลมตัดแม่พิมพ์ใบมีดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2- เมตรออกเป็นชิ้นน้ำหนักเบา 8 ชิ้นเพื่อการพิมพ์ ซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่ายในการขนส่งลง 40% และเวลาที่ใช้ในการซ่อมแซมโมดูลเดียวจาก 2 ชั่วโมงเหลือ 30 นาที นอกจากนี้ การพิมพ์ 3 มิติอาจรวมองค์ประกอบการทำงาน เช่น ช่องระบายความร้อน หมุดดีดตัว และช่องไอเสียเข้าเป็นชิ้นเดียว ซึ่งจะช่วยลดจำนวนชิ้นแม่พิมพ์และข้อผิดพลาดระหว่างการประกอบ จำนวนชิ้นส่วนในแม่พิมพ์ภายในรถยนต์บางชิ้นลดลงจาก 127 ชิ้นเหลือ 38 ชิ้นด้วยการออกแบบที่ผสมผสานกัน เวลาที่ใช้ในการประกอบก็ลดลง 70% เช่นกัน
2 ต้นทุน-ประสิทธิผล: เปลี่ยนจาก "การทดสอบต้นทุนสูง-" ไปสู่ ​​"แอปพลิเคชันขนาดใหญ่-"
1. การใช้วัสดุที่ดีขึ้น ซึ่งช่วยลดต้นทุนโดยตรง
วิธีการลบถูกนำมาใช้ในการผลิตแม่พิมพ์แบบดั้งเดิม ซึ่งสามารถสิ้นเปลืองวัสดุได้มากถึง 30% ถึง 50% การพิมพ์โลหะ 3 มิติเป็นกระบวนการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุที่ใช้ประมาณ 95% ของวัสดุ และผงที่เหลือสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ตัวอย่างเช่น ต้นทุนวัสดุสำหรับแม่พิมพ์ใบพัดกังหันของเครื่องยนต์เครื่องบินลดลง 60% หลังจากการพิมพ์ 3 มิติ และไม่จำเป็นต้องใช้เทคนิคราคาแพง เช่น การตัดเฉือนด้วยการปล่อยกระแสไฟฟ้า (EDM) ในภายหลัง
2. การลดวงจรการผลิต: การใช้ประโยชน์จากความเป็นไปได้ทางการตลาด
ในการผลิตแบบดั้งเดิม การใช้เวลานานในการผลิตแม่พิมพ์ถือเป็นปัญหา ตัวอย่างเช่น การทำแม่พิมพ์สำหรับชิ้นส่วนรถยนต์ต้องใช้เวลามากกว่า 10 ขั้นตอน เช่น การออกแบบ การใช้เครื่องจักร CNC การอบชุบด้วยความร้อน การประกอบ และการแก้ไขปัญหา กระบวนการทั้งหมดอาจใช้เวลาหลายเดือน และการพิมพ์โลหะ 3 มิติจะเร่งกระบวนการเป็นสัปดาห์หรือหลายวันโดยใช้วิธี "กระบวนการหลังการพิมพ์การออกแบบ-" ในการทำสิ่งต่างๆ ในเวลาเดียวกัน
ทดลองผลิตอย่างรวดเร็ว: บริษัทที่ผลิตเครื่องใช้ในครัวเรือนได้ใช้การพิมพ์ 3 มิติเพื่อลดเวลาในการผลิตแม่พิมพ์เปลือกเครื่องปรับอากาศจาก 15 วันเหลือ 72 ชั่วโมง
การปรับแต่งเป็นชุดเล็กๆ: บริษัท Toivan Metalli จากฟินแลนด์ผลิตแม่พิมพ์ท่อโค้งงอด้วยเครื่องพิมพ์ Markforged X7 ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนต่อหน่วยจาก 4,000 ยูโรเหลือ 300–400 ยูโร และเร่งการจัดส่งจาก 6 สัปดาห์เป็น 1 สัปดาห์ ธุรกิจประสบความสำเร็จในการรับคำสั่งซื้อจำนวนน้อยและค้นพบวิธีใหม่ในการสร้างรายได้
3. การจัดสรรต้นทุนระยะยาว-: ทำให้แม่พิมพ์มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นและดูแลได้ง่ายขึ้น
ต้นทุนเริ่มแรกของการผลิตแม่พิมพ์ที่พิมพ์แบบ 3 มิตินั้นสูงกว่าวิธีการแบบเดิมเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม การออกแบบการระบายความร้อนที่สม่ำเสมอและน้ำหนักเบาสามารถยืดอายุการใช้งานของแม่พิมพ์ได้อย่างมาก ตัวอย่างเช่น แม่พิมพ์หล่อตาย-บางชนิดสามารถลดรอยแตกร้าวจากความร้อนลงได้ 50% หลังจากการพิมพ์ 3 มิติช่วยปรับปรุงสมดุลทางความร้อน นอกจากนี้ยังเพิ่มอายุการใช้งานเป็นสามเท่าและลดต้นทุนของแม่พิมพ์สำหรับชิ้นงานหล่อแต่ละชิ้น-ลง 40% สถาปัตยกรรมแบบโมดูลาร์ของแม่พิมพ์การพิมพ์ 3 มิติยังทำให้ง่ายต่อการเปลี่ยนชิ้นส่วนที่แตกหัก ซึ่งช่วยลดเวลาหยุดทำงานและค่าบำรุงรักษา
3. อุปสงค์ทางอุตสาหกรรม: "พลังขับเคลื่อนที่สำคัญ" สำหรับการเปลี่ยนแปลงและยกระดับอุตสาหกรรมการผลิต
1. การเติบโตของวิธีการผลิตขนาดเล็ก-และหลากหลาย
เนื่องจากความต้องการส่วนบุคคลในตลาดผู้บริโภคเพิ่มมากขึ้น การผลิตแม่พิมพ์จึงเปลี่ยนจาก "การผลิตที่ได้มาตรฐานขนาดใหญ่-" ไปเป็น "การผลิตตามสั่งขนาดเล็ก-" การพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตชิ้นงานขนาดเล็ก เนื่องจากไม่จำเป็นต้องเปิดแม่พิมพ์ ตัวอย่างเช่น บริษัทที่ผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์ใช้การพิมพ์ 3 มิติเพื่อสร้างแม่พิมพ์สำหรับการปลูกถ่ายกระดูก และสร้างแบบจำลองเฉพาะจากข้อมูล CT อย่างรวดเร็วเพื่อให้เหมาะกับความต้องการเฉพาะของผู้ป่วยแต่ละราย ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนแม่พิมพ์ได้ถึง 70%
2. เป้าหมายสูงสุดของประสิทธิภาพใน-สาขาการผลิตระดับไฮเอนด์
ประสิทธิภาพของแม่พิมพ์จะต้องดีขึ้นในพื้นที่-ระดับสูง เช่น การบินและอวกาศและยานพาหนะพลังงานใหม่ ตัวอย่างเช่น:
การบินและอวกาศ: C919 ซึ่งเป็นเครื่องบินขนาดใหญ่ที่ผลิตในจีน ใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติเพื่อสร้างหัวฉีดเชื้อเพลิง ซึ่งช่วยลดน้ำหนักลง 25% และช่วยประหยัดเชื้อเพลิงได้ 15%
ยานพาหนะพลังงานใหม่: การพิมพ์ 3 มิติของแม่พิมพ์ชุดแบตเตอรี่ทำให้ช่องระบายความร้อนดีขึ้น ซึ่งทำให้อุณหภูมิของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้น 20% และยืดอายุการใช้งาน 30%
3. ความต้องการการผลิตในท้องถิ่นในระหว่างการกำหนดค่าใหม่ของห่วงโซ่อุปทานทั่วโลก
ความตึงเครียดทางการค้าและวิกฤตการณ์ทางภูมิรัฐศาสตร์ทำให้ห่วงโซ่อุปทานทั่วโลกไม่มั่นคงมากยิ่งขึ้น เพื่อปกป้องตนเอง ธุรกิจจำเป็นต้องย้ายการผลิตไปยังพื้นที่ท้องถิ่นอย่างรวดเร็ว การพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะเป็นเทคโนโลยีที่สำคัญสำหรับการจัดระบบห่วงโซ่อุปทานใหม่ เนื่องจากสามารถ "กระจายการผลิต" ได้ ตัวอย่างเช่น ผู้ผลิตรถยนต์ในยุโรปสามารถรับแม่พิมพ์ที่จัดส่งได้ภายใน "48 ชั่วโมง" โดยใช้อุปกรณ์การพิมพ์ 3 มิติในประเทศของตนเอง แทนที่จะพึ่งพาผู้ขายจากประเทศอื่น