هل يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد أن تُظهر قدراتها في تصنيع قطع الغيار السريعة في المصانع؟

一 ، التمكين التقني: إصلاحات الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية ثلاث مشاكل كبيرة في صنع مكونات احتياطية.
1. تغيير في جودة كفاءة الوقت من "التسليم الشهري" إلى "الاستجابة الأسبوعية"
إن صنع قطع الغيار بالطريقة القديمة - تأخذ أكثر من عشر خطوات ، مثل تصميم القوالب والآلات والمعالجة الحرارية. العملية برمتها تستغرق عدة أشهر. على سبيل المثال ، تقوم شركة السكك الحديدية بتصنيع أقراص فرامل فولاذية من سبيكة 24Crnimo باستخدام الطرق التقليدية ، والتي تستغرق 180 يومًا من التصميم إلى التسليم. لكن باستخدامالطباعة المعدنية ثلاثية الأبعادالتكنولوجيا ، يمكن إجراء عملية التصنيع بأكملها في 631 ساعة فقط ، مما يقلل من وقت التسليم بنسبة 70 ٪. ميزة "التصنيع الرقمي المباشر" للطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية تجعل هذا أكثر كفاءة. يقوم بذلك عن طريق تقطيع نماذج CAD وذوبان طبقة مسحوق المعادن حسب الطبقة مع شعاع ليزر أو إلكترون ، دون متطلبات تطوير العفن أو خطوات المعالجة الأخرى. هذا يسمح بـ "التصميم كإنتاج".
على سبيل المثال ، فإن الجزء الهيكلي لسبائك سبيكة التيتانيوم تم إجراؤه لطلبه من قبل شركة طيران معينة باستخدام تشعيع الليزر هو 418 مم × 362 مم × 2210 مم في البعد. يستخدم تقنية SLM التعاونية المتعددة- لتحسين مسار المسح ومدخلات الطاقة. كما يجمع بين الهيكل المعقد الذي يحتاج إلى تثبيت في 12 خطوة في الطرق السابقة. يتم قطع دورة الإنتاج من 45 يومًا إلى 18 يومًا ، ويتم تجنب فقدان الدقة التي تأتي من الربط المتعدد-.
2. من "المخزون السائبة" إلى "على - إنتاج الطلب": التغييرات في هيكل التكلفة
يتم استخدام تقنية "سلامة السلامة" في إدارة قطع الغيار التقليدية ، مما يعني أن الكثير من المال مرتبط وأن دوران المخزون محدود. تقول شركة معينة للسيارات أن 30 ٪ من مخزون قطع الغيار الخاص بها هو "جرد الزومبي" ، مما يعني أنه لم يتم استخدامه في 5 سنوات ويكلف أكثر من 20 مليون يوان. يحول نموذج "المخزون الرقمي+التصنيع الفوري" للطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد قطع الغيار من المخزون المادي إلى أصول البيانات. هذا يعني أن الشركات تحتاج فقط إلى تخزين ملفات النماذج ثلاثية الأبعاد ويمكنها البدء في طباعتها على الفور بناءً على تحذيرات فشل المعدات أو خطط الإنتاج ، مما يعني أنها يمكن أن تنتج "مخزونًا صفريًا".
على سبيل المثال ، تحتاج هيئة صمام الطاقة النووية التي صنعتها شركة الصين العامة للنووية (CGN) إلى 200 قطعة احتياطية يتم تقديمها في وقت مبكر لتلبية الطلب المفاجئ ، والتي تتكلف ما يصل إلى 5 ملايين يوان في المخزون. من خلال الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد ، تحتاج الشركات فقط إلى الاحتفاظ بالنماذج الرقمية لـ 10 وحدات أساسية في متناول اليد على إنتاج الطلب- ، مما يقلل من تكاليف المخزون بنسبة 90 ٪ ويزيل مخاطر الافتراضات الفريدة بسبب تغييرات التصميم.
3. من "الأجزاء القياسية" إلى "التخصيص": ترقية القدرة على التكيف الوظيفية
تحتوي معدات المصنع على احتياجات محددة لأداء قطع الغيار بسبب الفروق في كيفية استخدامها وما يحملونه. نظرًا لأن القوالب شائعة جدًا ، فإن الحرفيين التقليديين لا يستطيعون جعل الأشياء بالضبط كيف تريدها. يمكن للطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد أن تجعل "خريطة أداء" لكل قطعة قطع غيار باستخدام تقنيات مثل تحسين الطوبولوجيا والتحكم في بنية الشبكة. على سبيل المثال ، تستخدم الشركة التي تصنع الروبوتات الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد لإنشاء هياكل شعرية متدرجة لمفاصل الأسلحة الآلية التي تعمل في ظروف مختلفة. يتم استخدام شاشات الكثافة العالية - في منطقة اهتزاز التردد العالية - لتحسين أداء التخميد ، وتستخدم شاشات الكثافة المنخفضة - في المنطقة الخفيفة لخفض الوزن. هذا يمتد عمر المفاصل بنسبة 40 ٪ ويخفض استخدام الطاقة بنسبة 15 ٪.
الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد أفضل لتخصيص المعدات الطبية من الأنواع الأخرى من الطباعة ثلاثية الأبعاد. شركة معينة تصنع زرع مفصل الفخذ من سبيكة التيتانيوم لمرضى العظام. يتم استخدام هذه الزرع للحصول على بيانات عظام المريض من خلال المسح المقطعي ، وجعل نماذج ثلاثية الأبعاد فريدة من نوعها لكل مريض ، ثم طباعة عمليات زراعة تناسب عظام المريض بشكل صحيح باستخدام تقنية ذوبان شعاع الإلكترون (EBSM). يتم قطع وقت الشفاء بعد الجراحة إلى النصف ، وفرصة الحاجة إلى إجراء عملية جراحية ثانية لأن الأجزاء لا تتوافق بشكل صحيح.
2 ، الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد في تصنيع قطع الغيار: المواقف الشائعة في الصناعة
1. الفضاء: "تقنية التجديد" لقطع الغيار باهظة الثمن
تحتاج صناعة الطيران إلى قطع غيار للفضاء لتكون موثوقة للغاية ، والطرق التقليدية لصنع الأجزاء الهيكلية المعقدة باهظة الثمن. على سبيل المثال ، يتكون فوهة الوقود من محرك قفزة GE Aviation عادةً من 20 جزءًا يتم لحامها معًا. ولكن مع الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد ، يمكن تحويلها إلى قطعة واحدة ، والتي تقطع عدد الأجزاء بنسبة 80 ٪ ، والوزن بنسبة 25 ٪ ، والقدرة على تحمل درجات حرارة عالية بمقدار ثلاث مرات. الأهم من ذلك ، عندما يجب استبدال الفوهة لأنه تهالك ، تتطلب الطرق التقليدية إعادة الإنتاج ، والتي قد تستغرق ما يصل إلى ستة أشهر. الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية ، من ناحية أخرى ، يمكن أن تجعل قطع الغيار في أقل من 72 ساعة ، حتى يتمكن المحرك من البدء في العمل مرة أخرى قريبًا.
2. صنع السيارات: "جهاز التوقف" لإغلاق خط الإنتاج
يمكن أن تصل تكلفة التوقف عن العمل على خط إنتاج السيارات إلى 100000 يوان في الساعة ، ومدى سرعة تسليم قطع الغيار تؤثر بشكل مباشر على مدى كفاءة الإنتاج. لقد خفضت شركة السيارات الألمانية الوقت الذي يستغرقه تقديم قطع غيار مهمة من 14 يومًا إلى 3 أيام منذ أن بدأوا في استخدام الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد. على سبيل المثال ، يجب نقل الأجزاء الضعيفة من قوالب سبيكة التيتانيوم على خط الختم من المقر الرئيسي الألماني ، وتكلفة النقل العاجل هي 40 ٪ من سعر قطع الغيار. ومع ذلك ، بعد التحول إلى الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد المحلية ، انخفضت تكلفة قطع الغيار بنسبة 60 ٪ ، ويمكن الآن توفيرها في الوقت الفعلي مع "استجابة على مدار 24 ساعة".
3. معدات الطاقة: "الحياة - توفير حبوب منع الحمل" للأدوات القديمة
تستمر المعدات في مجال الطاقة لفترة طويلة ، ولم تعد بعض مكونات الاستبدال مصنوعة ، مما يجعل من الصعب نسخ الإجراءات القديمة. يجب تغيير المكره لمضخة التبريد لمحطة طاقة نووية معينة لأنها تآكلت ، لكن الشركة التي صنعت الأجزاء الأصلية لم تعد تصنعها. بعد الحصول على معلومات ثلاثية الأبعاد عن المكره من خلال الهندسة العكسية ، تم استخدام تقنية الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد لجعل من دواعيات من سبيكة Inconel 718 التي عملت تمامًا وكذلك قطع الغيار الأصلية. بعد الاختبار ، تبين أنه أكثر مقاومة للتآكل من العناصر التي تم إجراؤها باستخدام الطرق التقليدية ، وكانت تكلفة الطباعة مجرد- الخامس من تكلفة re -.
3 ، ماذا سيحدث في المستقبل: ثلاث طرق رئيسية لصنع قطع الغيار مع الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد
1. Multi - طباعة المواد: الانتقال من "وظيفة واحدة" إلى "تكامل النظام"
سوف تتغلب الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد في النهاية على حدود استخدام مادة واحدة فقط وإتاحة مواد متدرجة وظيفيًا عند الطلب. على سبيل المثال ، في أجسام الصمامات الهيدروليكية ، يمكن تغيير طاقة الليزر أو سرعة المسح الضوئي لطباعة سبائك الصلابة العالية - في مساحة سطح الختم لجعلها أكثر مقاومة للارتداء ، وسبائك الألومنيوم خفيفة الوزن في منطقة الجسم الرئيسية لجعلها أخف وزناً. هذا يخلق تصميم "قطعة واحدة مع وظائف متعددة".
2. خط الإنتاج الذكي: من "التدخل اليدوي" إلى "مصنع الضوء الأسود"
عندما تجمع بين الإنترنت الصناعي للأشياء (IIOT) مع الذكاء الاصطناعي (AI) ، فإن الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد ستكون قادرة على أتمتة العملية بالكامل. على سبيل المثال ، يمكن أن تعطي معدات الطباعة ردود الفعل - على مشكلات الطبقة البينية باستخدام كاميرات الأشعة تحت الحمراء وأنظمة مراقبة تجمع الذوبان. باستخدام خوارزميات التعلم الآلي لتحسين إعدادات الطباعة ، ارتفع معدل نجاح طباعة أجسام صمام سبيكة التيتانيوم في واحدة من 85 ٪ إلى 98 ٪. من خلال التواصل مع أنظمة ERP/MES ، من الممكن إدارة تنبؤات الطلب على قطع الغيار ، وتخطيط الإنتاج والجدولة ، والتوزيع اللوجستي في حلقة مغلقة.
3. التصنيع الأخضر: تغيير "استهلاك الطاقة العالي" إلى "مستدام"
تستخدم تقنية معالجة المعادن التقليدية أقل من 30 ٪ فقط من المواد التي تعمل معها. الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية ، من ناحية أخرى ، قد تستخدم أكثر من 95 ٪ من المواد التي تعمل معها بفضل تقنية "Near Netting". على سبيل المثال ، توظف شركة واحدة الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد لجعل عظام أطراف الروبوت من سبيكة الألومنيوم. هذا يقلل من قطع النفايات بنسبة 80 ٪ مقارنة بالآلات التقليدية ويحقق استخدام الحلقة المغلقة - عن طريق إعادة تدوير المسحوق غير المرتبط ، والذي يقلل من انبعاثات الكربون من قطع الغيار المفردة بنسبة 60 ٪.