Làm thế nào để xác định xem một thành phần có phù hợp để thay thế với in kim loại không?

1. Độ phức tạp hình học: vượt ra ngoài ranh giới vật lý của sản xuất truyền thống
Lợi ích chính của in 3D kim loại là nó có thể tạo ra các hình dạng hình học phức tạp mà các phương pháp khác không thể. In kim loại là lựa chọn tốt nhất khi bộ phận có các tính năng sau:
Cải thiện kênh dòng chảy bên trong: Ví dụ, đa tạp động cơ được tạo thành từ các đường ống có tường không bằng phẳng, mỏng -, tất cả đều là một phần của cùng một mảnh. Điều này được loại bỏ các lỗi hàn đi kèm với các phương pháp hàn tiêu chuẩn và giảm hơn 30%khả năng kháng chất lỏng. Một doanh nghiệp động cơ hàng không nhất định đã sử dụng công nghệ tan chảy laser (SLM) để in buồng đốt. Kênh làm mát bên trong chỉ rộng 0,8mm, nhưng hiệu suất làm mát tăng 45%.
Cấu trúc tối ưu hóa cấu trúc liên kết: Một cấu trúc mạng có thể tìm thấy sự cân bằng giữa độ nhẹ và cường độ. Ví dụ, một nhà sản xuất xe hơi đã tạo ra các bộ phận cho hệ thống treo dưới dạng cấu trúc mạng BCC, giảm 62% trọng lượng trong khi giữ sức mạnh và sử dụng vật liệu tăng từ 15% trong sản xuất trừ tiêu chuẩn xuống còn 92%.
Thiết kế tích hợp: In kim loại có thể kết hợp một số phần thành một. Một công ty làm cho thiết bị năng lượng gió kết hợp 12 mảnh trong hộp số thành một phần in. Điều này đã cắt giảm thời gian để kết hợp nó từ 8 giờ xuống còn 45 phút và cắt giảm tỷ lệ thất bại xuống 78%.
Các tiêu chí để đánh giá: Nếu bộ phận có năm bề mặt gia công độc lập trở lên, cần ba hoặc nhiều quá trình kẹp và định vị, hoặc có kích thước tính năng nhỏ hơn 0,5mm khó có thể sử dụng các phương pháp tiêu chuẩn, thì khả thi về mặt hình học để thay thế in kim loại.
2. Hiệu suất vật chất: thỏa mãn nhu cầu nghiêm ngặt của điều kiện hoạt động rất khắc nghiệt
Để thay thế các sản phẩm quy trình truyền thống, các bộ phận in kim loại phải vượt qua xác minh hiệu suất vật liệu:
Hiệu suất cơ học phù hợp: Các bộ phận được in bằng hợp kim titan có thể có độ bền kéo là 1100MPa và độ giãn dài 15%. Điều này có nghĩa là chúng có thể được sử dụng thay vì các phần giả mạo trong tải hàng không - cấu trúc mang. Một doanh nghiệp hàng không vũ trụ đã xác nhận rằng 3D - Giá vệ vệ tinh hợp kim titan được in ổn định hơn về kích thước so với các vật đúc truyền thống, với sự thay đổi chỉ 0,02mm/m trong khoảng từ -196 đến 350 độ.
Điều khiển cấu trúc vi mô: Bạn có thể thay đổi mật độ công suất laser và tốc độ quét để thay đổi các tinh thể cột thành các tinh thể được cân bằng. Một công ty làm cho thiết bị năng lượng hạt nhân được cải thiện phương pháp in cho các van thép không gỉ 316L để có được kích thước hạt ASTM Lớp 8 và khiến chúng có khả năng chống ăn mòn gấp ba lần từ các ion clorua.
Nhu cầu chức năng đặc biệt: Niken - Cao dựa trên - Các bộ phận hợp kim nhiệt độ làm từ Inconel 718 có thể xử lý độ bền kéo 1200MPa ở 650 độ, tốt cho các đĩa tuabin trong động cơ máy bay. Một công ty y tế đã tạo ra một cấy ghép khớp hông hợp kim crom calrom có ​​độ dày 99,9% nhờ công nghệ Melting Electron Beam Melting (EBM). Nó cũng tương thích sinh học hơn so với đúc tiêu chuẩn.
Cách kiểm tra: Để đảm bảo rằng các chỉ số hiệu suất đáp ứng hoặc vượt qua các tiêu chí thành phần ban đầu, các thử nghiệm hiệu suất cơ học như kiểm tra độ bền kéo, tác động và độ cứng, cũng như các thử nghiệm xác minh cấu trúc vi mô như phân tích kim loại và CT không - thử nghiệm phá hủy.
3. Phân tích nền kinh tế: Tối ưu hóa chi phí của toàn bộ vòng đời
Chúng ta cần nhìn vào nền kinh tế in kim loại từ các góc sau:
Phân tích chi phí cá nhân: Đối với các bộ phận hợp kim titan, chi phí vật liệu là 45%(với tỷ lệ sử dụng bột 85%), chi phí khấu hao thiết bị là 25%, chi phí của POST - xử lý là 20%và chi phí lao động là 10%. Nếu kích thước lô nhỏ hơn 500 mảnh, in có chi phí thấp hơn so với sử dụng năm - trung tâm gia công trục. Nếu kích thước lô là hơn 2000 mảnh, bạn cần suy nghĩ về cách chia chi phí của khuôn.
Tiết kiệm không rõ ràng: bằng cách in các phụ tùng, một nhà sản xuất thiết bị bán dẫn đã có thể bán hàng tồn kho của mình 24 lần một năm thay vì 4 lần một năm. Điều này đã tiết kiệm cho công ty hơn 8 triệu nhân dân tệ cho chi phí lưu trữ mỗi năm. In cục bộ cắt giảm tổn thất thời gian ngừng hoạt động từ trung bình 500.000 nhân dân tệ mỗi ngày xuống 80.000 nhân dân tệ trong trường hợp bảo trì được thực hiện từ xa.
Thời gian hoàn vốn đầu tư: Ví dụ, khi một công ty bắt đầu sử dụng in kim loại để chế tạo khuôn, thời gian làm cho một khuôn đã tăng từ 45 ngày lên 12 ngày và chi phí của một bộ khuôn đã tăng từ 120.000 nhân dân tệ đến 78.000 nhân dân tệ. Trong vòng sáu tháng, số tiền chi cho thiết bị đã được thực hiện trở lại.
Mô hình để đưa ra quyết định: Một phần là khả thi về mặt kinh tế nếu nó phù hợp với các điều kiện sau:
Sản xuất cỡ nhỏ đến trung bình - với nhu cầu hàng năm cho 50 đến 2000 mảnh
Các bộ phận có một giá trị duy nhất có hơn 2000 nhân dân tệ và thêm nhiều giá trị
Hơn 30% thời gian, nhu cầu bảo trì khẩn cấp hoặc công việc bespoke là cao.
4. Chu kỳ sản xuất: Lợi ích chính của sản xuất Agile
In kim loại có rất nhiều lợi ích chu kỳ trong các tình huống sau:
Tạo một mô hình mới: Bằng cách in 20 loại nguyên mẫu hộp số cùng một lúc, một công ty xe hơi nào đó đã cắt giảm chu kỳ phát triển từ 18 tháng xuống còn 7 tháng và tăng gấp ba lần số lần lặp thử nghiệm.
Nguồn cung cấp phụ tùng ngay lập tức: Một công ty năng lượng gió đã thiết lập một trung tâm in khu vực để có thể phân phối dài hơn - như vòng bi lưỡi có thể được phân phối trong 48 giờ, nhanh hơn 90% so với các cách truyền thống truyền thống.
Cải thiện đồ đạc và đồ gá: Bằng cách in đồ đạc độc đáo, một công ty điện tử đã có thể tăng cường độ chính xác của việc gắn bề mặt SMT từ ± 0,1mm lên ± 0,03mm và cắt thời gian thay đổi dây từ 45 phút thành 8 phút.
In kim loại có thể hoàn thành toàn bộ quá trình, từ thiết kế đến giao hàng, trong 72 giờ, nhanh hơn 5 đến 10 lần so với các phương pháp truyền thống. Nó hoạt động tốt nhất khi có rất nhiều loại sản phẩm khác nhau và các lô nhỏ cần được thực hiện với những thay đổi lớn về nhu cầu.
5. Khả năng thích ứng với các kịch bản ứng dụng khác nhau: Tích hợp sâu sắc các đặc điểm của ngành công nghiệp
Khả năng ứng dụng của in kim loại khác nhau đáng kể giữa các doanh nghiệp.
Một thiết bị hạ cánh của máy bay chiến đấu cụ thể đã được tối ưu hóa theo hai cách: bằng cách in các bộ phận cấu trúc hợp kim titan, nó đã trở nên nhẹ hơn 32% và mạnh hơn 15%. Thời gian cần thiết để đáp ứng các yêu cầu bảo trì đã giảm từ hai tuần xuống còn 72 giờ.
Trong y học, cấy ghép nha khoa cá nhân sử dụng công nghệ nóng chảy chùm electron để đạt được điều khiển chính xác 0,1mm. Lớp phủ hoạt tính sinh học có hiệu quả lắng đọng cao gấp năm lần so với các phương pháp truyền thống và thời gian chữa bệnh cho bệnh nhân bị cắt giảm 40%.
Công cụ năng lượng: Một nhà máy năng lượng hạt nhân sử dụng các ống truyền nhiệt máy phát hơi nước in tối ưu hóa định hướng hạt để làm cho đơn vị hiệu quả nhiệt hơn 8%. Chu kỳ hoạt động liên tục kéo dài hơn 24 tháng, đây là cấp độ nâng cao trên toàn thế giới.
Tiêu chuẩn để thích nghi với ngành công nghiệp:
Hàng không vũ trụ: Mỗi phần phải có giá trị ít nhất 500.000 nhân dân tệ và phải rất nhẹ.
Y tế: Phải đáp ứng chứng nhận y tế ISO 13485 và cho phép tùy chỉnh cá nhân hóa
Năng lượng: Nhu cầu chứng nhận tàu áp lực ASME và có thể xử lý nhiệt độ ít nhất 500 độ.