Khuôn in 3D kim loại có phù hợp để sản xuất hàng loạt không?

一, Sản xuất hàng loạt nhỏ là "vùng thoải mái" của in 3D kim loại.
1. Tái cấu trúc chi phí: chuyển từ “chi phí cố định cao” sang “tối ưu hóa chi phí biến đổi”
Việc tạo khuôn theo cách cũ{0}} tốn rất nhiều tiền để phát triển. Ví dụ, chi phí sản xuất khuôn cho cản ô tô có thể lên tới 150.000 nhân dân tệ. Ngay cả khi chia chi phí cho mỗi chiếc, nó vẫn lên tới 8.000 nhân dân tệ. In 3D kim loại sử dụng quy trình sản xuất "không có khuôn", nghĩa là hơn 90% vật liệu được sử dụng. Chi phí của một sản phẩm giảm xuống còn 4000 nhân dân tệ và thời gian sản xuất giảm từ 45 ngày xuống còn 7 ngày. In 3D kim loại rất phù hợp để sản xuất các lô nhỏ từ 10 đến 500 chiếc, đặc biệt đối với các hàng hóa độc đáo, xác nhận nguyên mẫu và các giai đoạn sản xuất thử nghiệm.
2. Tự do thiết kế: Cách tốt nhất để xây dựng các cấu trúc phức tạp
Lộ trình xử lý của công nghệ trừ hạn chế việc tạo khuôn truyền thống và các cấu trúc phức tạp thường cần nhiều quy trình để làm việc cùng nhau, điều này thậm chí có thể dẫn đến các thiết kế đơn giản hơn vì chúng không thể xử lý được. In 3D kim loại giải quyết được vấn đề này. Phương pháp xếp chồng-từng{4}}lớp của nó có thể tạo ra các tính năng phức tạp mà các phương pháp khác không thể làm được, như kênh nước làm mát đồng hình, cấu trúc mạng và kênh dòng chảy bên trong. Ví dụ, một công ty sản xuất thiết bị gia dụng sử dụng khuôn in 3D để chế tạo vỏ máy điều hòa không khí. Họ cũng sử dụng kênh nước làm mát xoắn ốc để giảm thời gian làm mát từ 20 giây xuống còn 8 giây. Điều này giúp sản xuất hiệu quả hơn 150% và giảm 30% tỷ lệ phế liệu.
3. Lặp lại nhanh: từ “chu kỳ hàng tháng” đến “phản hồi hàng tuần”
Trong giai đoạn phát triển sản phẩm, những thay đổi về thiết kế xảy ra rất nhiều và những thay đổi khuôn mẫu điển hình cần phải được mở lại, điều này tốn kém và mất nhiều thời gian. In 3D kim loại cho phép thực hiện "tối ưu hóa thử nghiệm in thiết kế" trong một vòng khép kín. Một nhà sản xuất đầu nối ô tô nào đó đã tìm ra thiết kế tốt nhất sau ba vòng in, giúp họ tiết kiệm được hai tuần so với các cách khác. Tính linh hoạt này cho phép doanh nghiệp nhanh chóng thích ứng với những thay đổi trên thị trường và cắt giảm chi phí thử nghiệm mọi thứ.
2, Sản xuất hàng loạt: công nghệ mới và nhiều kịch bản hơn
1. Cuộc cách mạng về hiệu quả: Từ "In một mảnh" đến "Sản xuất hàng loạt"
In 3D kim loại đang giải quyết các vấn đề về hiệu quả bằng cách sử dụng một số tia laser, hệ thống tuần hoàn bột hiệu quả và dây chuyền sản xuất tự động. Ví dụ: Huashu High Tech FS350M có tia laser 12 1-kilowatt, giúp in nhanh hơn 20 lần so với sử dụng một tia laser. Hệ thống tuần hoàn bột ba-có thể thu hồi hơn 95% bột bị đổ, giúp giảm 30% chi phí nguyên liệu. Ngoài ra, thiết bị in kim loại xanh TruPrint 1000 của Tongkuai sử dụng tia laser có bước sóng 515nm, giúp tăng tốc quá trình xử lý đồng nguyên chất có độ dẫn điện cao lên 40% và giảm độ xốp xuống dưới 0,5%. Điều này giúp có thể chế tạo được nhiều bộ phận bằng hợp kim đồng.
2. Bước nhảy vọt về chất lượng: từ "xác minh nguyên mẫu" đến "sản phẩm cuối cùng"
Khi khoa học vật liệu và kiểm soát quy trình được cải thiện, khuôn in 3D kim loại đã trở nên giống khuôn truyền thống hơn về thời gian tồn tại và hoạt động tốt như thế nào. Ví dụ: hình nón chia của khuôn đúc khuôn-được làm bằng bột hợp kim niken-có độ cứng 48–50HRC và độ bền va đập là 22J sau khi được xử lý nhiệt. Nó tạo ra một liên kết luyện kim với chất nền và tồn tại lâu gấp đôi so với khuôn ban đầu. Trong y học, khớp nhân tạo bằng hợp kim titan được in 3D{10}}có cấu trúc bề mặt xốp giúp thúc đẩy quá trình tăng sinh tế bào xương (với độ xốp là 60%). Họ cũng có tỷ lệ sống sót là 98% sau phẫu thuật, cao hơn nhiều so với các khớp tiêu chuẩn điển hình (90%).
3. Đổi mới bối cảnh: từ “thay thế truyền thống” sang “làm việc cùng nhau theo cách có lợi cho cả hai”
In 3D kim loại không nhằm mục đích thay thế việc chế tạo khuôn mẫu truyền thống; thay vào đó, nó có nghĩa là để làm việc với nó. Trong ngành công nghiệp máy bay, in 3D được sử dụng để chế tạo các bộ phận cốt lõi phức tạp như vòi phun nhiên liệu động cơ và cánh tuabin. Việc rèn vẫn được sử dụng để tạo ra các bộ phận chịu tải đơn giản-như khung thân máy bay. 3In D được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô để tạo khuôn sản xuất thử nghiệm và các bộ phận tùy chỉnh. Đối với-sản xuất quy mô lớn, việc dập và đúc vẫn được sử dụng. Ngành công nghiệp đang bắt đầu đồng ý về ý tưởng "sử dụng in 3D cho các lô nhỏ phức tạp và sản xuất truyền thống cho các lô lớn đơn giản".
3, Xu hướng tương lai: Từ “Đột ​​phá công nghệ” đến “Tái cơ cấu sinh thái”
1. In tốc độ cực-cao{2}}: từ "cấp hàng giờ" đến "cấp phút"
Những tiến bộ trong công nghệ laser xung cực ngắn và công nghệ tạo hình kim loại phun hạt nano (NPJ) đã giúp việc in ấn nhanh hơn gấp mười lần so với trước đây. Ví dụ, công nghệ NPJ có thể cố định các kênh ở cấp độ micromet bằng cách phun chất lỏng bằng các hạt nano đồng và thiêu kết nó ở nhiệt độ thấp. Khuôn được phục hồi có thể nâng hiệu suất đóng gói chip từ 92% lên 99,5% và giảm thời gian ngừng hoạt động của máy do rò rỉ chất làm mát.
2. Hỗn hợp đa vật liệu: từ "hiệu suất đơn lẻ" đến "tích hợp chức năng"
In 3D kim loại có thể làm cho hiệu suất của lớp sửa chữa thay đổi theo kiểu chuyển màu bằng cách in các vật liệu khác nhau cùng lúc với nhiều đầu phun. Ví dụ: in thép D2 có độ cứng cao-trong khu vực lưỡi dao của khuôn và thép H13 có độ bền-cao trong khu vực nền sẽ tạo ra cấu trúc hỗn hợp có "độ cứng bên ngoài và độ dẻo dai bên trong". Điều này làm cho khuôn tồn tại lâu hơn gấp ba lần. Ngoài ra, công nghệ biến đổi bề mặt của siêu vật liệu còn tạo ra lớp phủ có cấu trúc nano vi- giúp giảm 40% lực nhả khuôn và tạo ra khả năng chống mài mòn tốt hơn ba lần so với các phương pháp mạ crom thông thường.
3. Sản xuất thông minh: chuyển từ “vận hành thủ công” sang “song sinh kỹ thuật số”
Hệ thống tối ưu hóa quy trình dựa trên AI{0}}có thể tự động thay đổi các cài đặt như công suất laser và tốc độ quét để điều chỉnh chất lượng sửa chữa theo một vòng khép kín. Một công ty cụ thể đã tạo ra một nền tảng tối ưu hóa quy trình AI giúp giảm độ xốp của quá trình sửa chữa hợp kim đồng từ 1% xuống 0,1% bằng cách xem xét 100.000 bộ dữ liệu in. Nó cũng cắt giảm thời gian xây dựng quy trình từ 3 tháng xuống còn 1 tuần. Công nghệ bản sao kỹ thuật số sẽ cho phép gỡ lỗi ảo, giám sát từ xa và bảo trì dự đoán trong tương lai, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của in 3D kim loại theo hướng sản xuất thông minh và có khả năng thích ứng.