Bagaimana pencetakan 3D logam dapat membantu memperpendek siklus produksi cetakan?

一, Pemfaktoran Ulang Proses: Beralih dari "Pemrosesan Serial" ke "Manufaktur Paralel"
Pembuatan cetakan tradisional menggunakan paradigma "pemrosesan serial", di mana setiap operasi dilakukan secara berurutan, dan penundaan apa pun pada tautan mana pun akan menghasilkan siklus yang lebih panjang secara keseluruhan. Misalnya, proses produksi cetakan standar untuk pembuat suku cadang mobil tertentu memerlukan waktu 120 jam hanya untuk tahap pemesinan elektroda dan pemesinan pelepasan. Artinya, peluang terjadinya kesalahan lebih besar karena banyaknya langkah penjepitan dan penentuan posisi. Dengan mode "pabrik paralel", teknologi pencetakan 3D logam mengintegrasikan tiga langkah utama yaitu desain, pencetakan, dan pasca-pemrosesan tanpa jeda waktu, yang merupakan perubahan besar dari metode lama:
Integrasi desain dan pencetakan: Setelah menyelesaikan desain cetakan dalam perangkat lunak pemodelan 3D, desainer dapat langsung membuat data irisan dan mengirimkannya ke printer 3D tanpa harus membuat elektroda, menulis instruksi CNC, atau memeriksa prosesnya. Cetakan cangkang AC yang diproduksi oleh Zhongrui Technology untuk perusahaan peralatan rumah tangga tertentu hanya membutuhkan waktu 72 jam dari desain hingga pencetakan, 60% lebih pendek dari teknik standar.
Pemrosesan beberapa tugas secara paralel: Peralatan dapat membuat beberapa komponen cetakan sekaligus saat mencetak, sehingga tidak perlu melibatkan orang lain. Misalnya, pembuat cetakan die-tertentu menggunakan printer 3D logam laser ganda untuk membuat 16 rongga cetakan cekung sekaligus dalam waktu 48 jam. Ini 8 kali lebih cepat dibandingkan pemrosesan satu bagian pada umumnya.
Proses pasca-pemrosesan yang lebih mudah: Untuk sampai ke tahap uji coba cetakan, cetakan yang dicetak hanya perlu melalui beberapa langkah dasar, seperti memotong kabel, melepas penyangga, dan memanaskan cetakan. Menurut studi kasus cetakan konektor elektronik, cetakan 3D membutuhkan waktu penyelesaian 70% lebih sedikit dibandingkan cetakan tradisional, dan tidak perlu melakukan pekerjaan yang sama berulang kali.
2, Inovasi dalam proses: Konstruksi ringan dan tindakan kompresi periodik dari pendinginan konformal
Sistem pendingin cetakan merupakan bagian besar dari siklus produksi. Karena arsitekturnya yang terbatas, saluran air lubang lurus tradisional cenderung memiliki suhu cetakan yang tidak konsisten dan memerlukan waktu pendinginan yang lebih lama agar produk tidak berubah bentuk. Teknologi pencetakan 3D logam meningkatkan efisiensi pendinginan dan siklus produksi dengan menggunakan dua proses baru:
Desain saluran air pendingin konformal: Desainer dapat menggunakan aspek "pencetakan bebas" dari pencetakan 3D untuk membuat bentuk saluran aliran spiral, jaring, atau biomimetik yang sangat cocok dengan rongga cetakan. Setelah menggunakan jalur air konformal untuk cetakan bemper kendaraan tertentu, siklus pencetakan injeksi telah dikurangi dari 45 detik menjadi 30 detik, dan kapasitas produksi tahunan satu perangkat telah meningkat sebanyak 120.000 buah. Jalur air konformal bahkan lebih penting karena menghilangkan "titik buta yang mendinginkan" yang dimiliki saluran air tradisional. Hal ini menurunkan tingkat kelengkungan produk dari 0,8% menjadi 0,2% dan meningkatkan tingkat hasil menjadi 99,5%, sehingga menghemat waktu yang diperlukan untuk pengujian dan pengerjaan ulang cetakan.
Pengoptimalan struktur yang ringan: Teknologi pengoptimalan topologi dapat membantu pencetakan 3D logam mengeluarkan material tambahan dari cetakan, yang dapat mengurangi bobot sebesar 30% hingga 50% sambil tetap memastikan strukturnya kuat. Sebuah perusahaan yang membuat peralatan tenaga angin telah membagi cetakan bilah selebar 2-meter menjadi 8 modul ringan untuk dicetak. Ini memotong biaya pengiriman sebesar 40%. Waktu yang diperlukan untuk mengganti satu modul juga telah dikurangi dari 2 jam menjadi 30 menit, yang sangat memperpendek siklus pemeliharaan cetakan.
3, Pengoptimalan Material: Terobosan Berkala pada-Paduan Berkinerja Tinggi dan Material Komposit
Cara kerja bahan cetakan berdampak langsung pada seberapa sulit bahan tersebut diproses dan berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk membuat sesuatu. Karena baja cetakan tradisional cukup keras dan tidak dapat menghantarkan panas dengan baik, baja tersebut perlu diberi perlakuan panas-beberapa kali dan dikerjakan dengan sangat presisi agar sesuai dengan kebutuhan penggunaan. Namun teknologi pencetakan 3D logam mengatasi batasan kinerja bahan standar dengan mengubah cara bahan dibuat dan cara penggunaannya.
Pencetakan langsung paduan-suhu tinggi: Produsen mesin turbin tertentu menggunakan pencetakan 3D untuk membuat volute dari paduan-suhu tinggi-berbasis nikel. Ia mendapatkan 100.000 siklus-bebas kebocoran dalam lingkungan-suhu tinggi 600 derajat dengan mengoptimalkan setelan laser dan struktur pendukung. Masa pakainya tiga kali lebih lama dibandingkan pengecoran tradisional, dan tidak perlu pengepresan isostatik panas setelahnya, sehingga memperpendek siklus produksi sebesar 20%.
Pembuangan panas efektif paduan tembaga: Penyedia layanan pusat data menggunakan modul berpendingin cairan paduan tembaga cetak 3D dengan konduktivitas termal 398W/(m · K). Hal ini menjadikannya 60% lebih efektif dalam menghilangkan panas dibandingkan modul aluminium. Pencetakan terintegrasi menghilangkan risiko kebocoran las, sehingga mengurangi waktu yang diperlukan untuk melakukan debug pada sistem pembuangan panas server dari 7 hari menjadi 3 hari.
Integrasi fungsional material komposit: Pencetakan 3D logam dapat membuat struktur praktis seperti saluran pendingin, pin ejektor, dan slot pembuangan semuanya bekerja sama. Melalui desain terpadu, jumlah bagian dalam cetakan interior mobil telah dikurangi dari 127 menjadi 38. Waktu yang dibutuhkan untuk merakit cetakan telah berkurang sebesar 70%, dan tingkat kebocoran cetakan telah turun menjadi kurang dari 0,1% karena sambungan penyegelan lebih sedikit.
4, Studi kasus: Pergeseran siklus dari laboratorium ke jalur produksi
Di bidang cetakan medis, sebuah perusahaan alat kesehatan tertentu menggunakan teknologi pencetakan 3D logam untuk membuat cetakan implan ortopedi. Siklus pencetakan injeksi diturunkan dari 120 detik menjadi 75 detik berkat desain pendinginan konformal. Stabilitas ukuran produk ditingkatkan sebesar 50%, dan kapasitas produksi harian meningkat dari 500 buah menjadi 800 buah. Hal ini memenuhi kebutuhan pasokan medis darurat.
Dalam industri elektronik konsumen, salah satu perusahaan yang membuat ponsel menggunakan pencetakan 3D untuk membuat cetakan penutup atas USB. Dengan membuat desain saluran air konformal menjadi lebih baik, siklus pencetakan untuk komponen cetakan injeksi berkurang sebesar 45%, dan tingkat kelulusan langsung barang meningkat dari 82% menjadi 95%. Hal ini karena pendinginan yang tidak merata menyebabkan lebih sedikit cacat permukaan. Hal ini membuat waktu yang dibutuhkan untuk meluncurkan produk baru menjadi lebih singkat.
Sebuah perusahaan tertentu yang membuat mesin pesawat di bidang dirgantara telah mulai menggunakan cetakan bilah turbin paduan titanium cetak 3D. Berat cetakan telah berkurang 40% berkat desain ringan dan peningkatan topologi. Selain itu, siklus perbaikan cetakan telah dikurangi dari 15 hari menjadi 3 hari sejak deformasi perlakuan panas berkurang. Hal ini memastikan bilah mesin selalu tersedia.