Может ли 3D-печать металлом снизить стоимость пробного изготовления пресс-форм?

1. Стоимость материалов: от «сокращения материальных отходов» к «более эффективному использованию материалов».
Традиционное пробное производство пресс-форм использует субтрактивную обработку, что означает, что используется менее 50% материала. Это особенно актуально для форм со сложной структурой, таких как формы с конформными каналами охлаждающей воды, в которых необходимо отрезать внутренние каналы потока посредством сверления, фрезерования и других процессов. Это означает, что много материала будет потрачено впустую. Например, чтобы сделать вставку для формы для ручки электрической зубной щетки, вам понадобится 2,1 кг нержавеющей стали, но в итоге вы получите только 1 кг полезной формы, а это значит, что 52% материала будет потрачено впустую.

При 3D-печати металлом используется аддитивное производство, а это означает, что материалы добавляются по мере необходимости и образуется очень мало отходов. Например, коэффициент использования порошка нержавеющей стали Yishu ESU-EM201 с высокой теплопроводностью может составлять более 95%. После 3D-печати идентичной вставки в форму для завершения работы потребуется всего 1,05 кг материала, что снижает стоимость материалов вдвое. Кроме того, остатки порошка можно использовать повторно, что со временем еще больше снизит стоимость материалов.

2. Стоимость обработки меняется от «совместной работы нескольких-процессов» к «интеграции одного оборудования».
Традиционное пробное изготовление пресс-форм требует множества этапов, включая резку, электроэрозионную обработку, резку проволокой и полировку. Для этого также требуется много инструментов, таких как фрезерные станки с ЧПУ, обрабатывающие центры и электроэрозионные станки. Это означает, что стоимость оборудования и рабочей силы значительна. Например, изготовление пресс-формы для данной детали автомобиля традиционными методами требует 5 комплектов оборудования, 3 рабочих, 72 часа работы и стоит 12 000 юаней.

Благодаря 3D-печати металлом все производственные этапы можно выполнить с помощью всего лишь одного устройства, поэтому нет необходимости в совместной работе нескольких процессов. Например, двухлазерный 3D-принтер по металлу EP-M250 Pro может наносить порошок в один слой менее чем за 8 секунд. Его самая высокая скорость печати может быть в 2,5 раза выше, чем при использовании одного лазера с толщиной слоя 50 мкм, а относительная плотность деталей превышает 99,99%. Для 3D-печати идентичной формы для автомобильной детали потребуется всего одна машина, один оператор и 24 часа печати. Это снижает стоимость обработки на 67% до 4000 юаней.

3. Стоимость цикла: от «месяцев итераций» до «дней валидации»
Традиционный цикл изготовления пресс-форм длительный, особенно для форм со сложной структурой, которые необходимо снова и снова тестировать и ремонтировать. Это может занять несколько месяцев. Например, путь от проектирования до опытного производства конкретной формы лопатки авиационного двигателя занимает 6 месяцев. За это время необходимо 5 ремонтов, причем каждый ремонтный цикл стоит 2 недели, что делает стоимость цикла достаточно высокой.

3D-печать металлом позволяет легко вносить изменения в конструкцию и создавать новые формы всего за несколько часов, что экономит много денег по сравнению с «переворачивать и начинать заново». На примере пресс-формы корпуса электронного продукта команда дизайнеров выполнила пять итераций за три дня с помощью 3D-печати. Каждая итерация стоила всего 200 юаней, в то время как старый способ занимал две недели и стоил 5000 юаней за итерацию. Кроме того, 3D-печать позволяет осуществлять производство «по-требованию», что означает, что для небольших партий от 1 до 1000 штук не нужны формы, что еще больше ускоряет процесс пробного производства.

4. Стоимость качества: от «локального неравномерного охлаждения» к «глобальной оптимизации температуры»
Конструкция типичной системы охлаждения пресс-форм ограничена, что затрудняет равномерное охлаждение форм сложной конструкции. Это может привести к таким проблемам, как деформация и деформация продукта, при этом процент отказов достигает 15%. Для данной литьевой формы традиционная конструкция контура охлаждающей воды приводит к перепаду температуры продукта на 10 градусов, проценту брака 12% и затратам на качество, которые составляют 8% от общей стоимости производства.

3D-печать металла позволяет создать конформный контур охлаждающей воды, который более равномерно распределяет тепло. Спиральная конструкция вставок пресс-форм, напечатанная Yisu ESU-EM201, сокращает время, необходимое изделию для достижения максимальной температуры с 19,5 до 13,02 секунды. Это также сокращает общую разницу температур с 10 до 3 градусов, сокращает цикл охлаждения на 33%, снижает процент дефектов до 2% и снижает соотношение затрат на качество до 1,5%. В долгосрочной перспективе конструкция конформных каналов охлаждающей воды может продлить срок службы форм, снизить термическую усталость и еще больше снизить затраты на качество.

5. Оптимизация дизайна: переход от «структурного компромисса» к «функциональной интеграции»
Традиционный дизайн пресс-форм ограничен технологией, а создавать сложные конструкции сложно, поэтому дизайнерам приходится идти на компромиссы, чтобы снизить цены. Например, чтобы упростить проектирование контура охлаждающей воды, стандартные методы требуют отказа от прочности формы, что сокращает срок ее службы на 30%.

3D-печать металлом дает вам большую универсальность, когда дело доходит до дизайна. Он позволяет создавать сложные формы, такие как гибкие каналы охлаждения и внутренние ребра жесткости, без потери качества. На примере пресс-формы секции горячего формования Audi 3D-печать улучшила внутреннюю топологию конструкции пресс-формы для каналов охлаждения, что повысило эффективность охлаждения на 25 % и продлило срок службы формы на 40 %.. 3D-печать также упрощает создание легких изделий, что снижает вес пресс-формы за счет избавления от дополнительных материалов. Это также снижает стоимость материалов и доставки.