Bisakah pencetakan 3D logam mengurangi tingkat kerusakan dalam produksi cetakan?

一, Masalah limbah dalam pembuatan cetakan tradisional: masalah ganda yaitu pemborosan bahan dan hilangnya efisiensi
Pendekatan "pemrosesan subtraktif" digunakan dalam pembuatan cetakan tradisional. Artinya material dikeluarkan secara perlahan melalui serangkaian langkah, seperti pembubutan, penggilingan, perencanaan, dan penggilingan, hingga bentuk yang diinginkan tercapai. Ada tiga masalah struktural utama dengan jalur proses ini:
Tingkat penggunaan material yang rendah: Misalnya, saat membuat cetakan-cetakan untuk kepala silinder mesin otomotif, metode yang umum memerlukan pemrosesan seluruh batangan baja menjadi sebuah cetakan, yang dapat menghabiskan hingga 70% material. Berdasarkan angka dari satu perusahaan, bengkel cetakannya menggunakan 1.200 ton baja per tahun. Dari jumlah tersebut, 840 ton diubah menjadi sampah dan hanya 360 ton yang diubah menjadi barang berguna.
Dibutuhkan 12 hingga 15 langkah mulai dari menyiapkan bahan mentah hingga mengirimkan produk akhir. Pembuatan satu set cetakan mungkin memerlukan waktu hingga 2 hingga 3 bulan. Proyek pengembangan cetakan paket baterai untuk perusahaan kendaraan energi baru tertentu telah diundur selama delapan bulan karena harus dikerjakan ulang beberapa kali. Hal ini telah merugikan perusahaan lebih dari 20 juta yuan.
Batasan struktural yang sulit: Sulit untuk membuat cetakan dengan karakteristik rumit seperti saluran pendingin konformal dan struktur kisi ringan menggunakan metode tradisional. Untuk membuat cetakan blok pola, suatu perusahaan ban perlu memecah seluruh ban menjadi lebih dari 20 bagian dan mengerjakan masing-masing bagian secara terpisah sebelum menyatukan semuanya. Hal ini tidak hanya meningkatkan tingkat limbah, tetapi juga membuat cetakan menjadi kurang akurat.
2, Terobosan pencetakan 3D logam: perubahan paradigma dari "subtraktif" menjadi "aditif"
Pencetakan 3D logam membuat objek tiga-dimensi dengan menumpuk bubuk atau kabel logam di atas satu sama lain, yang sepenuhnya bertentangan dengan cara yang biasanya dilakukan. Laporan ini juga menunjukkan tiga manfaat utama pengelolaan sampah:
1. Lonjakan besar dalam tingkat penggunaan material: dari 30% menjadi 90%
Saat membuat struktur rumit seperti rongga cetakan dan saluran pendingin dengan tangan, diperlukan banyak waktu pemesinan, yang menyebabkan banyak material terbuang. 3Teknologi pencetakan D secara langsung mendorong manufaktur menggunakan model CAD, dan teknologi ini hanya menggunakan material sebanyak potongannya saja. Dengan menggunakan teknologi SLM, suatu perusahaan membuat cetakan cangkang penggerak listrik paduan aluminium yang menggunakan 92% bahan, bukan 35% yang digunakan metode standar. Ini menghemat 180 kilogram bahan paduan aluminium setiap set cetakan.
Lebih penting lagi, pencetakan 3D memungkinkan desain "optimasi topologi", yang dapat menggunakan lebih sedikit material namun tetap kuat. Sebuah perusahaan penerbangan tertentu menggunakan optimalisasi topologi untuk membuat cetakan penyangga sayap paduan titanium yang 30% lebih ringan dan menggunakan material 45% lebih sedikit namun tetap bekerja dengan cara yang sama.
2. Kemampuan membuat struktur yang rumit: membuang sumber utama limbah
Kasus penggunaan umum pencetakan 3D untuk mengurangi limbah adalah saluran pendingin konformal, yang sulit digunakan menggunakan metode tradisional. Dengan membangun saluran pendingin dendritik spiral dan biomimetik di dalam cetakan yang sesuai dengan bentuk produk, efisiensi pendinginan dapat ditingkatkan lebih dari tiga kali lipat. Sebuah perusahaan membuat cetakan-cetakan untuk tempat baterai kendaraan energi baru. Ia menggunakan sirkuit air konformal cetak 3D, yang memotong siklus pendinginan dari 45 detik menjadi 18 detik, meningkatkan tingkat kualifikasi produk dari 92% menjadi 99,5%, dan menghemat 12 ton limbah baja dengan mengurangi jumlah cetakan percobaan.
Kapasitas untuk membuat struktur kisi cetak 3D juga penting dalam bidang desain ringan. Perusahaan tertentu membuat cetakan injeksi untuk peralatan listrik. Dengan membuat struktur kisi heksagonal berongga pada area yang tidak menahan beban, berat cetakan berkurang 25%, jumlah bahan yang digunakan berkurang 30%, dan waktu pendinginan berkurang 15% karena dapat menahan panas lebih sedikit.
3. Verifikasi iterasi cepat: mengurangi jumlah sampah yang dihasilkan selama produksi percobaan
Untuk membuat cetakan tradisional, Anda harus melalui beberapa putaran siklus modifikasi produksi percobaan, dan setiap produksi percobaan menghasilkan banyak limbah. Sebuah bisnis kendaraan sedang mengerjakan cetakan dasbor baru untuk model mobil baru, namun tiga putaran pertama cetakan percobaan harus dibuang karena cacat desain. Hal ini menghasilkan 45 ton sampah. Siklus "uji cetak desain" dapat terjadi dengan cepat dengan teknologi pencetakan 3D. Setelah satu perusahaan mulai menggunakan teknik ini, siklus pembuatan cetakan berubah dari 6 bulan menjadi 6 minggu, jumlah percobaan cetakan meningkat dari 5 menjadi 2, dan tingkat pemborosan turun sebesar 70%.
3, Kemajuan teknologi dan kerjasama antar industri: mempercepat perkembangan pengelolaan limbah pencetakan 3D
Pencetakan 3D menawarkan banyak peluang dalam pengelolaan limbah, namun masih harus mengatasi tiga masalah besar sebelum dapat digunakan dalam skala luas:
Inovasi material: Penting untuk membuat bahan bedak khusus yang murah dan berfungsi dengan baik. Sebuah perusahaan tertentu membuat bubuk baja H13 yang diperkuat nano tungsten carbide yang membuat cetakan lebih keras (HRC 60) sekaligus menjaga ketangguhannya. Hal ini memangkas harga bahan sebesar 40% dibandingkan produk impor.
Standarisasi proses: Sangat penting untuk menyiapkan satu perpustakaan parameter pencetakan dan sistem kendali mutu. Sebuah perusahaan memproduksi program e-tahap pembuatan dukungan otomatis untuk Metal+, yang dapat mengurangi penggunaan bahan pendukung sebesar 35% dan meningkatkan tingkat pemulihan bubuk hingga 98%.
Kolaborasi dalam rantai industri: Pembuat peralatan, pemasok material, dan pembuat cetakan perlu bekerja sama untuk membuat solusi lengkap yang mencakup "perangkat keras, material, dan layanan". Sebuah perusahaan telah merilis peralatan UM600MT, yang memiliki ukuran pembentukan 400mm × 600mm × 500mm. Ukuran ini cukup besar untuk mencetak cetakan mobil berukuran besar. Database proses yang mendukungnya memiliki lebih dari 200 properti material yang sering digunakan.