Bagaimana cara menerapkan pencetakan 3D logam di industri cetakan otomotif?

一, Terobosan Teknologi: Dari "Manufaktur Struktur Kompleks" hingga "Penyesuaian Kinerja"
Manfaat utama pencetakan 3D logam adalah dapat membuat sesuatu dengan "desain bebas" dan "integrasi kinerja struktur material". Peleburan laser selektif (SLM) dan peleburan berkas elektron (EBM) adalah dua metode yang dapat digunakan untuk menumpuk serbuk logam lapis demi lapis untuk membuat pola geometris yang rumit. Ini merupakan kemajuan besar dibandingkan pemrosesan standar pada bentuk cetakan.
1. Saluran pendingin fleksibel: langkah maju yang besar untuk kinerja cetakan
Efisiensi pendinginan cetakan injeksi dan-diecasting berdampak langsung pada kualitas dan siklus proses pencetakan produk. Seringkali, saluran air pendingin pada cetakan tradisional berbentuk lurus, sehingga sulit untuk menyesuaikan dengan permukaan rongga cetakan. Hal ini menyebabkan pendinginan tidak merata dan mengubah bentuk produk. Pencetakan 3D logam dapat membuat saluran air tidak beraturan seperti spiral dan cabang pohon biomimetik. Hal ini meningkatkan area kontak antara cairan pendingin dan rongga cetakan lebih dari tiga kali lipat, memotong setengah siklus pendinginan, dan meningkatkan tingkat sertifikasi produk hingga lebih dari 99%. Misalnya, sebuah perusahaan menggunakan teknologi pencetakan 3D untuk membuat cetakan die-kepala silinder mesin. Hal ini memangkas waktu produksi dari 2 bulan menjadi 2 minggu, meningkatkan masa pakai cetakan hingga lebih dari 100.000 kali lipat, dan memperoleh tingkat hasil produk 100%.
2. Struktur ringan: "pengurangan berat dan peningkatan efisiensi" cetakan
Cetakan otomotif harus mampu menangani suhu dan tekanan yang sangat tinggi. Untuk memastikan kuatnya, desain tradisional umumnya menggunakan struktur kokoh. Hal ini membuat cetakan menjadi berat dan memberikan banyak inersia, sehingga pemrosesan menjadi kurang akurat dan efisien. Dengan menggunakan teknologi pengoptimalan topologi, pencetakan 3D logam dapat membuat cetakan 20% hingga 30% lebih ringan namun tetap menjaga ketahanannya. Misalnya, sebuah perusahaan otomotif tertentu membuat cetakan untuk rumah penggerak listrik paduan aluminium menggunakan teknologi pencetakan 3D. Dengan menggunakan pencetakan terpadu dan perancangan dinding yang sangat tipis, bobot housing terpotong sebesar 20%, proses pemesinan terpotong sebesar 50%, dan tingkat pemanfaatan material meningkat sebesar 40%.
3. Perubahan besar dalam cara kerja material: beralih dari "Universalisasi" ke "Skenario"
Bahan pencetakan 3D logam baru memungkinkan pembuatan cetakan yang bekerja dengan cara berbeda. Anda dapat menggunakan baja perkakas H13 standar, paduan-entropi tinggi, atau material fungsional gradien untuk membuat cetakan-cetak 3D yang lebih keras, lebih tahan terhadap aus dan korosi, serta lebih baik untuk beragam penggunaan. Misalnya, sebuah perusahaan telah membuat bubuk baja H13 yang diperkuat nano tungsten karbida, yang membuat cetakan lebih keras dari HRC 60 sekaligus menjaga ketangguhannya yang luar biasa. Ini memenuhi kebutuhan suhu tinggi dan tekanan tinggi dari cetakan cakram turbin mesin pesawat.
2, Skenario aplikasi: Dari "validasi prototipe" hingga "produksi skala-besar"
Cetakan pencetakan 3D logam memiliki struktur biaya yang berbeda dari metode tradisional. Harga peralatan dan bahan lebih mahal, namun langkah desain cetakan, uji coba produksi, dan modifikasi tidak diperlukan lagi. Biaya keseluruhan turun seiring dengan meningkatnya ukuran batch produksi. Saat ini, ini dapat digunakan dalam tiga situasi utama:
1. Cetakan struktur kompleks: mengatasi batas-batas manufaktur tradisional
Pencetakan 3D dapat mempercepat siklus pengembangan cetakan dengan tekstur halus, rongga dalam, atau sungai yang tidak lurus. Misalnya, sebuah perusahaan menggunakan pencetakan 3D untuk membuat cetakan stempel pola sol sepatu. Hal ini memangkas waktu yang dibutuhkan mulai dari desain hingga pengiriman dari enam minggu menjadi sepuluh hari dan memungkinkan penyesuaian yang dipersonalisasi untuk menyesuaikan dengan kebutuhan dalam jumlah kecil dan beragam produk. COMAC C929 menggunakan SLM untuk mencetak cetakan penyangga sayap paduan titanium dalam bisnis kedirgantaraan. Hal ini membuat cetakan lebih ringan dan kuat.
2. Cetakan dengan banyak nilai tambah: menjamin kinerja dan presisi.
Dalam bidang kendaraan energi baru, cetakan untuk komponen dasar seperti baterai dan motor harus sangat presisi dan berfungsi dengan baik. 3Teknologi pencetakan dapat membuat cetakan dengan "pencetakan-satu kali", yang mencegah terjadinya kesalahan ketika cetakan dijepit beberapa kali dalam prosedur tradisional. Misalnya, bisnis kendaraan energi baru telah menggunakan teknologi pencetakan 3D untuk membuat cetakan cetakan sasis terintegrasi, yang menghemat operasi pengelasan, membuat kendaraan lebih kokoh, dan mempercepat siklus pengembangan cetakan sebesar 80%.
3. Perbaikan dan produksi ulang cetakan: menurunkan biaya sepanjang siklus hidup
Untuk memperbaiki cetakan dengan-cara lama, Anda harus memotong lapisan yang rusak menggunakan kawat dan aliran listrik, lalu menyatukannya kembali. Hal ini memakan waktu lama dan menghabiskan banyak uang. 3Teknologi pencetakan D dapat melakukan "perbaikan tepat" pada area cetakan yang rusak, dan teknologi laser cladding deposition (LC) dapat dengan cepat mengembalikan cetakan ke ukuran dan kinerja aslinya. Misalnya, satu perusahaan menggunakan teknologi LC untuk memperbaiki permukaan rongga cetakan stamping. Hal ini memangkas waktu perbaikan dari 7 hari menjadi 2 hari, memangkas pengeluaran sebesar 50%, dan mengembalikan presisi asli cetakan.
3, Tren dalam industri: beralih dari "substitusi teknologi" ke "restrukturisasi ekologi"
Untuk membuat cetakan pencetakan 3D logam lebih umum, kita perlu mengatasi tiga masalah besar: biaya bahan, standarisasi proses, dan stabilitas peralatan. Saat ini, industri mendorong penggunaan teknologi dengan cara berikut:
1. Bahan baru: membuatnya lebih mudah digunakan
Penelitian dan pengembangan serbuk logam baru berupaya menemukan keseimbangan antara biaya rendah dan kinerja yang baik. Misalnya, sebuah perusahaan membuat bahan nilon PA11 berbasis bio-dengan mengekstraksi tanaman jarak. Hal ini menghemat biaya sebesar 30% dibandingkan dengan plastik rekayasa tradisional sekaligus menjaga sifat mekanik yang baik, sehingga sempurna untuk membuat cetakan interior mobil. Studi dan pengembangan material baru, seperti paduan-entropi tinggi dan material fungsional gradien, juga akan memungkinkan penggunaan cetakan cetak 3D-dalam situasi di mana cetakan tersebut harus mampu menahan suhu tinggi dan korosi.
2. Produksi cerdas: membuat segalanya lebih cepat dan akurat
Pengoptimalan parameter AI dan teknologi pemantauan online dapat mengubah pengaturan pencetakan secara real-time untuk menghilangkan kesalahan. Misalnya, sebuah perusahaan telah merilis fitur pencangkokan otomatis yang menjaga kesalahan penyambungan cetakan hingga 0,05 mm dengan menggunakan lokasi patokan. Hal ini memungkinkan-produksi cetakan besar secara massal. Teknologi IoT juga memungkinkan Anda memantau dan memperbaiki barang dari jarak jauh, sehingga menurunkan biaya pengoperasian dan pemeliharaannya serta menjadikannya lebih andal.
3. Bekerja sama dalam rantai industri untuk menciptakan ekologi terbuka
Perusahaan yang membuat peralatan, memasok bahan, dan membuat cetakan bekerja sama untuk menciptakan solusi lengkap "perangkat keras+bahan+layanan". Misalnya, satu perusahaan menawarkan solusi lengkap "peralatan+proses+bahan habis pakai". Peralatan UM600MT-nya memiliki ukuran cetakan 400mm × 600mm × 500mm, yang cukup besar untuk mencetak cetakan mobil berukuran besar. Selain itu, platform cloud akan menghubungkan sumber daya desain dari seluruh dunia dengan node manufaktur di berbagai wilayah, menciptakan model bisnis baru yang disebut “pencetakan lokal dan distribusi global.”