Apa keuntungan inti menggunakan pencetakan 3D logam dalam pembuatan cetakan?

1. Menembus batas desain: Membuat struktur kompleks dalam bentuk-bebas
Logika "penghilangan material" dari pemrosesan subtraktif membatasi pembuatan cetakan tradisional. Mungkin sulit untuk membuat saluran aliran internal yang rumit, permukaan yang tidak rata, dan struktur lainnya, atau mungkin memerlukan penyatuan beberapa bagian, sehingga meningkatkan biaya dan menurunkan keandalan. Karakteristik "penumpukan lapis demi lapis" pada pencetakan 3D logam sepenuhnya menentang penghalang ini. Manfaat utamanya adalah:
Desain saluran air pendingin konformal: Dengan teknologi peleburan lapisan bubuk laser (LPBF), geometri saluran aliran spiral, mesh, atau biomimetik yang pas dengan rongga cetakan dapat diproduksi secara langsung. Misalnya, Conflux Technology di Australia telah membuat penukar panas cetak 3D-untuk sektor dirgantara dengan dinding bagian dalam hanya setebal 0,3 mm. Dibandingkan dengan desain sebelumnya, efisiensi pertukaran panas meningkat sebesar 40% dan penurunan tekanan turun sebesar 25%.
Pembuatan nosel panas terintegrasi: Nozel panas tradisional perlu disatukan dari beberapa bagian. Pencetakan 3D logam dapat membuat badan nosel panas, slot elemen pemanas, dan saluran aliran sekaligus. Hal ini mengurangi celah dan kerusakan yang terjadi ketika komponen mengembang dan berkontraksi karena panas, dan juga membuat proses injeksi lebih stabil.
Cetakan pola yang rumit: Sulit untuk membuat struktur rumit berskala mikro dengan metode tradisional seperti blok pola cetakan ban karet dan cetakan pola sol sepatu. Pencetakan 3D logam dapat melakukan pencetakan yang tidak didukung dengan menggunakan kontrol titik presisi tinggi (seperti proses LPBF skala mikro, yang memiliki diameter titik hanya 20 μm) dan nilai Ra kekasaran permukaan serendah 0,8 μm. Ini mengurangi kebutuhan untuk memoles nanti.
2. Memperpendek siklus produksi: dari berminggu-minggu menjadi 48 jam
Pembuatan cetakan tradisional membutuhkan lebih dari sepuluh langkah, seperti mendesain cetakan, pemesinan CNC, perlakuan panas, perakitan, dan pemecahan masalah. Keseluruhan proses mungkin memakan waktu berminggu-minggu atau bahkan berbulan-bulan. Model pencetakan 3D logam "desain sebagai produksi" membuat prosesnya lebih mudah dengan menyertakan pemodelan 3D, pemrosesan pengirisan, cetakan pencetakan, dan-pemrosesan pasca. Ini mengurangi waktu yang diperlukan untuk mengirimkan produk.
Verifikasi pembuatan prototipe cepat: Pembuat suku cadang mobil tertentu telah mulai menggunakan pencetakan 3D logam untuk memangkas waktu yang diperlukan untuk membuat cetakan injeksi yang sulit dari 15 hari menjadi 3 hari, yang mempercepat proses pembuatan produk baru.
Produksi khusus-skala kecil: Pencetakan 3D logam dapat digunakan untuk membuat komponen logam interior untuk mobil khusus-kelas atas atau komponen transmisi khusus untuk mobil balap. Tidak perlu membuka cetakan, sehingga menghemat biaya setiap bagian sebesar 30% dibandingkan metode tradisional dan memudahkan perubahan desain sesering mungkin.
Respons pemeliharaan darurat: Di sektor peralatan energi, sebuah perusahaan menggunakan teknologi pencetakan 3D logam untuk memperbaiki volute pompa paduan suhu tinggi dalam waktu kurang dari 48 jam, sehingga mencegah kerugian akibat mematikan peralatan.
3. Meningkatkan hasil dan efisiensi produksi dengan mengoptimalkan kinerja pendinginan.
Kualitas bagian cetakan injeksi sangat dipengaruhi oleh sistem pendingin cetakan. Karena susunannya yang terbatas, saluran pendingin lubang lurus tradisional dapat menyebabkan suhu cetakan tidak konsisten, yang dapat menyebabkan masalah termasuk pembengkokan dan deformasi produk. Metode pendinginan konformal untuk pencetakan 3D logam menghasilkan peningkatan kinerja yang besar melalui tiga cara utama:
Desain saluran aliran biomimetik memastikan bahwa air pendingin menutupi rongga cetakan secara merata, sehingga menjaga keseragaman medan suhu. Tingkat lengkungan produk turun dari 0,8% menjadi 0,2% dan tingkat hasil naik menjadi 99,5% setelah cetakan konektor listrik tertentu menggunakan saluran air konformal cetakan 3D.
Zhongrui Technology membuat cetakan cangkang AC untuk perusahaan peralatan rumah tangga guna mempersingkat siklus pencetakan. Dengan memperbaiki pengaturan saluran pendingin, siklus pencetakan injeksi meningkat dari 45 detik menjadi 30 detik, dan kapasitas produksi tahunan satu perangkat meningkat sebanyak 120.000 buah.
Penggunaan energi yang lebih rendah: CoolestDC di Singapura memproduksi pelat berpendingin cairan cetak 3D-dengan desain mulus terintegrasi yang menggunakan energi 15% lebih sedikit dibandingkan pelat berpendingin cairan brazing pada umumnya dan tidak mudah bocor.
4. Desain ringan: menghemat uang untuk bahan dan pengiriman
Berat cetakan berdampak langsung pada jumlah energi yang digunakan dalam pemrosesan, biaya pengiriman, dan keselamatan saat bekerja. Teknologi pengoptimalan topologi dalam pencetakan 3D logam dapat menghilangkan sebagian besar material sekaligus menjaga strukturnya tetap kuat.
Cetakan die-tertentu menggunakan struktur pendukung kisi berlian cetakan 3D yang menjadikannya 35% lebih ringan dan 20% lebih lama-tahan lama.
Desain modular: Cetakan besar dapat dipecah menjadi modul yang lebih kecil dan lebih ringan untuk dicetak. Modul-modul ini kemudian dapat disatukan menggunakan sambungan mekanis untuk mengurangi risiko pengangkutan satu bagian pun. Misalnya, sebuah perusahaan yang membuat peralatan tenaga angin memotong cetakan untuk bilah berdiameter 2-meter menjadi 8 bagian, sehingga menghemat biaya pengiriman sebesar 40%.
Integrasi fungsional: Pencetakan 3D logam dapat menggabungkan saluran pendingin, pin ejektor, slot pembuangan, dan komponen fungsional lainnya, sehingga mengurangi jumlah komponen yang diperlukan untuk cetakan. Desain terintegrasi telah mengurangi jumlah bagian dalam cetakan bemper mobil tertentu dari 127 menjadi 38, dan waktu yang diperlukan untuk menyatukannya telah berkurang sebesar 70%.
5. Kompatibilitas material: dapat digunakan dengan-logam berperforma tinggi dan material komposit
Pembuatan cetakan tradisional sebagian besar menggunakan baja cetakan dan paduan aluminium, namun pencetakan 3D logam dapat menggunakan bahan unik seperti paduan titanium,-paduan suhu tinggi, dan paduan tembaga untuk bekerja di lingkungan yang sangat keras.
Pembuat mesin turbin tertentu di bidang kedirgantaraan menggunakan volute paduan titanium cetak 3D untuk meningkatkan desain rute aliran udara. Hal ini membuat rasio daya dorong-terhadap-berat 5% lebih tinggi dan ketahanan suhu hingga 600 derajat .
Sebuah perusahaan tenaga nuklir menggunakan katup paduan suhu tinggi-berbasis nikel-yang dicetak 3D di area peralatan energi untuk mendapatkan 100.000 siklus bebas kebocoran-pada 10 MPa dan 550 derajat . Katup ini bertahan tiga kali lebih lama dibandingkan katup cor standar.
Pembuangan panas mikroelektronika: Penyedia layanan pusat data menggunakan modul berpendingin cairan paduan tembaga cetak 3D-cairan-dengan konduktivitas termal 398W/(m · K). Hal ini membuat pembuangan panas 60% lebih efisien dibandingkan modul aluminium.