لماذا تعتمد صناعة القوالب بشكل متزايد الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد؟

1. حرية التصميم تكسر حدود التصنيع التقليدي.
صناعة القوالب التقليدية لها بعض القيود، مثل مدى سهولة الوصول إلى الأدوات ومدى ثبات المشابك. بالإضافة إلى ذلك، تحتاج الهياكل الداخلية المعقدة في كثير من الأحيان إلى تجميعها معًا من أجزاء متعددة، مما يجعلها أقل دقة وأكثر تكلفة. مع التصنيع الإضافي طبقة تلو الأخرى، تزيل الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد حدود التصميم تمامًا:
ابتكار قنوات التبريد المطابقة: من الصعب الحصول على تبريد متساوٍ باستخدام قنوات التبريد ذات الفتحات المستقيمة القياسية في قوالب الحقن، مما قد يتسبب في معدلات تشوه المنتج تصل إلى 15% إلى 20%. 3قد تؤدي الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى إنشاء أنهار غير مستقيمة، بما في ذلك الأشكال الحلزونية والتشعبات. وهذا يجعل التبريد أكثر فعالية بنسبة 40% ويقلل دورة التشكيل بنسبة 30% إلى 50%. على سبيل المثال، عندما تحولت هواتف Huawei إلى تصميم القناة الأمثل -لقالب الإطار، استغرق الأمر 75 ثانية بدلاً من 120 ثانية لتصنيع مكون واحد، وارتفع معدل الإنتاج من 89% إلى 98%.
تنفيذ هيكل خفيف الوزن: من خلال صنع هياكل محاكاة حيوية مثل الهياكل الشبكية وأضلاع التعزيز ذات الجدران الرفيعة-، يمكن جعل القالب أخف بنسبة 30% إلى 50% دون فقدان القوة. بالمقارنة مع قوالب الحدادة النموذجية، فإن قوالب سبائك التيتانيوم المحددة المصنوعة لمحركات الطائرات تكون أخف بنسبة 42% ولديها قوة شد تصل إلى 2000MPa. وهذا يجعل النقل والتركيب أرخص بكثير.
التصنيع المتكامل الوظيفي: يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد أن تضيف مباشرة أجهزة استشعار ومكونات تسخين وأنظمة تبريد ووحدات أخرى إلى جسم القالب، مما يقلل من عدد الخطوات اللازمة لتجميع الأشياء معًا. ابتكرت إحدى الشركات في Shenzhen قالبًا ذكيًا للتحكم في درجة الحرارة يستخدم أسلاك تسخين ذات قنوات صغيرة مطبوعة ثلاثية الأبعاد لضبط درجة الحرارة بدقة ± 1 درجة . وهذا يوفر 65% من الطاقة المستخدمة بالطرق الحالية.
2. إعادة بناء تكلفة دورة الحياة بأكملها
تعمل الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد على تغيير الطريقة التي تعمل بها صناعة القوالب، مما يجعلها أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة-من خلال استخدام المواد بطريقة أكثر منهجية.
خطوة كبيرة إلى الأمام في كيفية استخدام المواد: يصل معدل فقدان المواد في التصنيع الطرحي التقليدي إلى 70% إلى 80%، لكن الطباعة ثلاثية الأبعاد لا تحتوي على أي نفايات تقريبًا. تستعيد تقنية تدوير مسحوق سبائك التيتانيوم من AVIC Maite 99.2% من المسحوق وتخفض تكلفة المواد ذات القالب الفردي بنسبة 58%.
تدفق معالجة أسهل: على سبيل المثال، يستغرق تصنيع قوالب مصدات المركبات بالطريقة التقليدية 23 خطوة و12 آلة، ويمكن أن تستغرق العملية ما يصل إلى 45 يومًا. مع الطباعة ثلاثية الأبعاد، يستغرق الأمر 3 خطوات فقط، ويتم تقليل وقت الدورة إلى 7 أيام، كما يتم تقليل تكلفة المعدات بنسبة 82%.
إطالة عمر القوالب: من خلال تحسين تصميم التوازن الحراري، يتم تحسين عمر التعب الحراري للقوالب المطبوعة ثلاثية الأبعاد بمقدار 2 إلى 3 مرات. وفقًا لبيانات من إحدى شركات صب القوالب-، فإن استخدام قوالب محاور العجلات المصنوعة من سبائك الألومنيوم مع التبريد المطابق أدى إلى تحسين عمر الخدمة من 80000 إلى 220000 مرة وخفض تكلفة القطعة الواحدة بنسبة 64%.
3. سرعة الاستجابة تعيد القدرة التنافسية في السوق.
في الوقت الذي يريد فيه الناس منتجات مخصصة والشركات تتغير باستمرار، أصبحت سرعة تصنيع القوالب عاملاً تنافسيًا رئيسيًا:
يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد أن تقلل الوقت الذي يستغرقه صنع نموذج أولي للقالب من أسابيع إلى ساعات. وهذا ما يسمى ضغط دورة التحقق من التصميم. استخدمت شركة Xiaomi طابعات سلسلة Muees من شركة Liantai Technology لتسريع تطوير قوالب مفصلات الشاشة القابلة للطي من 6 أشهر إلى 50 يومًا، مستفيدة من فرصة السوق.
فعالية تكلفة -الإنتاج على نطاق صغير-: إذا كان القالب يصنع أقل من 5000 قطعة سنويًا، فستكون تكلفة الطباعة ثلاثية الأبعاد أقل بنسبة 23% إلى 35% من الطرق الأخرى. ومن خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد، خفضت إحدى الشركات المصنعة للمعدات الطبية سعر قوالب زراعة العظام القابلة للتخصيص من 12 ألف يوان إلى 4800 يوان. سيساعد هذا في جعل الرعاية الطبية المخصصة أكثر شيوعًا.
تكرار التصميم دون أي تكلفة: إعادة فتح القالب لإجراء التغييرات يكلف الكثير، ولكن مع الطباعة ثلاثية الأبعاد، تحتاج فقط إلى تغيير النموذج الرقمي للحصول على أفضل تصميم. تم تحسين قالب باب Tesla Model Y ثلاث مرات، مما أدى إلى رفع معدل السحب من 82% إلى 91% دون إضافة أي تكاليف إلى عملية التصنيع.
4. المواد الجديدة تفتح استخدامات جديدة للاستخدامات الموجودة.
تقنية المسحوق المعدني الجديدة تجعل من الممكن صنع القوالب بطرق جديدة:
استخدام مواد عالية الأداء-: يحتوي مسحوق سبائك التيتانيوم لعملية PREP الخاص بشركة Xi'an Sailong على محتوى أكسجين أقل من 0.013% وكروية تبلغ 98.5%. ويمكن استخدامه لطباعة قوالب درجة الطيران-مباشرة. وبعد استخدام هذه المادة في قالب فوهة الوقود للطائرة C919، يمكنها الآن تحمل درجات حرارة أعلى بما يصل إلى 150 درجة مئوية وتدوم لفترة أطول ثلاث مرات من الطرق القياسية.
كيفية استخدام المواد المتدرجة: باستخدام تقنية خلط المسحوق متعدد الطبقات-، من الممكن صنع قوالب متدرجة وظيفية. يستخدم قالب حجرة الدفع لمحرك صاروخي معين بنية متدرجة من "سبيكة ذات درجة حرارة عالية-معتمدة على النيكل +-نحاس موصلية عالية-." وهذا لا يلبي متطلبات مقاومة درجات الحرارة العالية-فقط، ولكنه يعمل أيضًا على تبريد المحرك بكفاءة، مما يجعله أخف بنسبة 28% من نظام السبائك الإجمالي.
اختراق التوافق الحيوي: الطباعة ثلاثية الأبعاد لقوالب سبائك التيتانيوم المسامية في الصناعة الطبية، مع التحكم في المسامية بنسبة 60% -80% وحجم المسام 300-500 ميكرومتر، مما يدعم تكاثر الخلايا العظمية. تشير البيانات السريرية إلى أن معدل الدمج العظمي لأجهزة الدمج بين الفقرات المصنعة بهذه التقنية قد ارتفع من 75% بالطرق التقليدية إلى أكثر من 95%.
5. خلال عملية إعادة بناء النظام البيئي الصناعي
تعمل الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد على تغيير صناعة القوالب من خلال جعلها أكثر ذكاءً وأكثر توجهاً نحو الخدمة-:
شبكة التصنيع الرقمية عبارة عن منصة طباعة سحابية صنعتها شركات مثل Yunyao Shenwei. فهو يتيح لبيانات التصميم العالمية والإنتاج الإقليمي العمل معًا دون أي مشاكل. وقد أتاحت هذه التكنولوجيا لشركة سيارات عالمية التعامل مع طلبات القوالب من 23 مصنعًا حول العالم في مكان واحد. وقد أدى ذلك إلى خفض تكاليف الشحن بنسبة 41% وزيادة معدل دوران المخزون بمقدار 2.7 مرة.
وضع الإنتاج حسب الطلب-: يحتوي مصنع مشاركة المسحوق المعدني التابع لشركة Willari على 200 3طابعات ثلاثية الأبعاد يمكنها صنع قوالب صغيرة ومتوسطة-في أقل من 72 ساعة. يؤدي مفهوم "التصنيع الموزع + العرض المركزي" إلى خفض نفقات مخزون القوالب بنسبة 68% وتسريع وقت الاستجابة بمقدار 5 مرات.
مجموعة كاملة من المعايير الفنية: نشرت اللجنة الفنية الوطنية لتقييس التصنيع الإضافي 47 معيارًا صناعيًا يغطي مجالات مهمة مثل مدى جودة عمل المساحيق، ومدى دقة الطباعة، وكيفية معالجة المطبوعات بعد صنعها. قبلت وكالة اعتماد الاتحاد الأوروبي CE "مواصفات القبول لقوالب الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد" التي تقدمها AVIC Maite كمعيار للاعتراف المتبادل حول العالم.