Sự khác biệt giữa in 3D kim loại và gia công CNC truyền thống trong sản xuất khuôn mẫu là gì?

一, Nguyên tắc kỹ thuật: sự thay đổi mô hình trong sản xuất cộng và trừ
In 3D kim loại sử dụng phương pháp sản xuất bồi đắp "xếp chồng từng lớp". Nó làm tan chảy bột kim loại, như hợp kim titan hoặc thép đúc, sử dụng tia laze hoặc chùm tia điện tử, sau đó tạo ra các hình dạng hình học phức tạp trực tiếp từ các mô hình kỹ thuật số ba{2}}chiều. Lợi ích chính của nó là nó khắc phục được các vấn đề với gia công truyền thống gây khó khăn cho việc tiếp cận các công cụ và sử dụng kẹp. Nó cũng có thể thực hiện thiết kế tối ưu hóa cấu trúc liên kết, bao gồm làm rỗng bên trong, lấp đầy lưới và tạo các kênh nước làm mát phù hợp. Ví dụ, Zhongrui Technology đã sản xuất các khuôn ép phun tùy chỉnh cho ngành công nghiệp ô tô. Những hạt dao này đã tăng độ bám dính giữa mạch nước làm mát và bề mặt sản phẩm lên 95% thông qua in 3D, cắt giảm 42% chu kỳ ép phun và giảm 67% tỷ lệ cong vênh của sản phẩm.
Trong sản xuất trừ, gia công CNC truyền thống hoạt động bằng cách “loại bỏ vật liệu”. Nó sử dụng các công cụ cắt được liên kết trên nhiều trục để cắt, phay, khoan và làm những việc khác đối với phôi kim loại. Sự trưởng thành về mặt công nghệ của nó được thể hiện qua khả năng quản lý độ chính xác ở cấp độ micromet (± 0,005mm) và độ mịn của bề mặt (Ra0,8 μ m). Điều này khiến nó trở nên hoàn hảo để gia công các sản phẩm có độ bền-cao với hình dạng thông thường. Ví dụ, máy phay và khắc gốm của Xintenghui CNC có thể giữ tỷ lệ gãy cạnh của khuôn gốm dưới 0,3% bằng cách sử dụng hệ thống bảo vệ đặc biệt và công nghệ mài chính xác. Điều này đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của bao bì bán dẫn về khả năng chống mài mòn khuôn.
2, Kịch bản ứng dụng: Ranh giới giữa các công trình phức tạp và sản xuất hàng loạt
Công dụng đột phá trong việc chế tạo các kết cấu phức tạp
In 3D kim loại có tác động lớn đến việc tạo khuôn ở ba lĩnh vực chính:
Hình dạng theo hệ thống làm mát: Các kênh nước làm mát khuôn truyền thống bị hạn chế bởi quy trình khoan, điều này khiến cho việc có được sự phù hợp hoàn hảo với đường viền sản phẩm. Bằng cách mô phỏng động lực học chất lỏng, công nghệ in 3D cải thiện hơn 50% tính đồng nhất của trường nhiệt độ khuôn. Một công ty sản xuất thiết bị gia dụng đã sử dụng kỹ thuật này và tỷ lệ sản xuất vỏ máy điều hòa không khí ép phun đã tăng từ 89% lên 98%. Khoản tiết kiệm điện hàng năm cho một bộ khuôn là hơn 120.000 nhân dân tệ.
Cấu trúc nhẹ: Bằng cách tối ưu hóa cấu trúc liên kết, 30% đến 60% vật liệu không-chịu tải{3}}được loại bỏ và trọng lượng của khuôn in 3D-giảm 45% so với thiết kế truyền thống, trong khi vẫn giữ được độ bền của cấu trúc. Giá đỡ bộ pin xe năng lượng mới được làm bằng khung hợp kim nhôm in 3D-đã vượt qua thử nghiệm quá tải 150%, giảm 38% trọng lượng và đạt được 8% phạm vi hoạt động.
Đúc tích hợp các bộ phận phức tạp: Trong các phương pháp truyền thống, bao gồm khối mẫu khuôn lốp cao su và khuôn mẫu đế giày, các bộ phận cần được xử lý và ghép lại với nhau một cách riêng biệt. 3Việc in D có thể tạo ra toàn bộ khuôn và loại bỏ các lỗi trong quá trình lắp ráp. Công nghệ này đã được sử dụng trong một công ty lốp xe và thời gian chế tạo khuôn đã tăng từ 45 ngày lên 12 ngày, với độ chính xác của mẫu là 0,02mm.
3, Ưu điểm chính của sản xuất hàng loạt
Thực tế việc gia công CNC không thể thay thế được trong chế tạo khuôn được thể hiện qua:
Khả năng thích ứng với vật liệu: Nó có thể hoạt động với các vật liệu khá cứng, chẳng hạn như thép tôi và hợp kim cứng (HRC55 trở lên), đây là điều mà khuôn đúc-cần có khả năng thực hiện. Một cơ sở-đúc khuôn cụ thể sử dụng các khuôn đúc hợp kim magie-được xử lý bằng CNC-có tuổi thọ 200.000 lần, dài hơn ba lần so với khuôn in 3D-.
Chất lượng bề mặt: Có thể đạt được bề mặt phẳng gương (Ra0,2 μ m) bằng cách sử dụng các kỹ thuật xử lý hậu kỳ bao gồm phay và đánh bóng chính xác. Điều này đáp ứng các tiêu chuẩn vệ sinh cho khuôn quang học và khuôn đóng gói thực phẩm. Một công ty đóng gói mỹ phẩm đã sử dụng khuôn tạo khuôn chai PET được xử lý bằng CNC-, giúp sản phẩm trở nên trong suốt hơn (92%) và giảm thiểu chất thải (0,5%).
Nền kinh tế hàng loạt: Đối với các khuôn tạo ra hơn 5000 sản phẩm mỗi năm, gia công CNC có chi phí trên mỗi sản phẩm thấp hơn 60% đến 70% so với in 3D. Một nhà cung cấp phụ tùng ô tô nhất định sử dụng công nghệ sản xuất hàng loạt CNC cho khuôn cản của họ. Chi phí của một khuôn duy nhất được giữ ở mức 800.000 nhân dân tệ, trong khi chi phí in 3D là 1,2 triệu nhân dân tệ.
4, Cơ cấu chi phí: Trò chơi cân bằng giữa tốc độ và độ chính xác
1. Chi phí thiết bị, vật tư
In 3D bằng kim loại: Các công cụ cấp{1}}công nghiệp thường có giá từ 2 đến 8 triệu nhân dân tệ và bột hợp kim titan có giá từ 800 đến 1200 nhân dân tệ mỗi kg. Mặt khác, tỷ lệ sử dụng vật liệu cao tới 90%, cao hơn 40 điểm phần trăm so với gia công CNC. Một công ty hàng không đặc biệt đã sử dụng công nghệ in 3D để chế tạo cánh động cơ, giúp giảm 35% giá vật liệu so với đúc truyền thống.
Gia công CNC: Các trung tâm gia công liên kết năm trục-có giá từ 1,5 đến 5 triệu nhân dân tệ và khoảng 15% đến 20% chi phí đó là dành cho dụng cụ. Một nhà máy sản xuất khuôn mẫu đã giảm chi phí của một bộ khuôn từ 120.000 nhân dân tệ xuống còn 70.000 nhân dân tệ bằng cách tối ưu hóa đường cắt và sử dụng các lưỡi dao có thể đảo ngược.
2. Chi phí thời gian in 3D: Thời gian chế tạo khuôn có cấu trúc phức tạp giảm từ một nửa đến 70% so với phương pháp truyền thống. Một công ty y tế có thể tạo khuôn cấy ghép chỉnh hình tùy chỉnh chỉ trong 72 giờ, nhanh hơn 80% so với chu kỳ 15 ngày của gia công CNC.
Gia công CNC: Có thể giảm thời gian xử lý khuôn từ 30% đến 40% bằng cách sử dụng công nghệ cắt tốc độ cao (HSC). Một trung tâm gia công trục chính 8000 vòng/phút đã giúp một doanh nghiệp khuôn sản phẩm 3C cắt giảm thời gian chế tạo khuôn khung điện thoại từ 18 giờ xuống còn 11 giờ.