Hoe te bepalen of een component geschikt is voor vervanging bij metaalafdrukken?

1. Geometrische complexiteit: verder gaan dan de fysieke grenzen van traditionele productie
Het belangrijkste voordeel van metalen 3D -printen is dat het gecompliceerde geometrische vormen kan maken die andere methoden niet kunnen. Metaalafdrukken is de beste optie wanneer het onderdeel de volgende functies heeft:
Verbetering van het stroomkanaal binnenin: het motorverdeelstuk bestaat bijvoorbeeld uit ongelijke, dunne - ommuurde pijpen die allemaal deel uitmaken van hetzelfde stuk. Dit verwijdert de lasfouten die gepaard gaan met standaard lasmethoden en verlaagt vloeistofweerstand met meer dan 30%. Een bepaalde luchtvaartmotoractiviteiten gebruikte Laser Selective Smelting (SLM) -technologie om een ​​verbrandingskamer af te drukken. Het interne koelkanaal was slechts 0,8 mm breed, maar de koelefficiëntie steeg met 45%.
Topologie -optimalisatiestructuur: een roosterstructuur kan een balans vinden tussen lichtheid en sterkte. Eén autofabrikant maakte bijvoorbeeld onderdelen voor het ophangingssysteem als BCC -roosterstructuren, die het gewicht met 62% verminderen, terwijl de sterkte en verhoogd materiaalgebruik van 15% in standaardafwijkingsproductie tot 92% hield.
Geïntegreerd ontwerp: metaalafdrukken kan verschillende onderdelen in één combineren. Een bedrijf dat windenergie -apparatuur 12 stuks in de versnellingsbak maakt in één gedrukt onderdeel. Dit verkortte de tijd die nodig was om het samen te stellen van 8 uur tot 45 minuten en het faalpercentage met 78%te verlaagden.
Criteria voor evaluatie: als het onderdeel vijf of meer onafhankelijke bewerkte oppervlakken heeft, drie of meer klem en positionering nodig heeft, of kenmerkgroottes kleiner zijn dan 0,5 mm die moeilijk te gebruiken zijn om standaardmethoden te gebruiken, dan is het geometrisch haalbaar voor vervanging van metaalprinting.
2. Materiaalprestaties: voldoet aan de strikte behoeften van zeer harde bedrijfsomstandigheden
Om traditionele procesproducten te vervangen, moeten metaalprintonderdelen materiaalprestatieverificatie doorgeven:
Bijpassende mechanische prestaties: onderdelen gedrukt met titaniumlegering kunnen een treksterkte van 1100MPa hebben en een verlenging van 15%. Dit betekent dat ze kunnen worden gebruikt in plaats van gesmeed onderdelen in luchtvaartbelasting - lagerstructuren. Een ruimtevaartbedrijf heeft bevestigd dat de 3D - gedrukte titaniumlegering satellietbeugel stabieler is in termen van grootte dan traditionele gietstukken, met een verandering van slechts 0,02 mm/m tussen -196 graden en 350 graden.
Microstructuurregeling: u kunt de laserdichtheid en scansnelheid wijzigen om kolomvormige kristallen te veranderen in gelijktijdige kristallen. Een bedrijf dat de apparatuur van kernenergie maakt, verbeterde de afdrukmethode voor 316L roestvrijstalen kleppen om ASTM Grade 8 korrelgrootte te krijgen en ze drie keer beter bestand te maken tegen corrosie van chloride -ionen.
Speciale functionele behoeften: nikkel - gebaseerde hoog - Temperatuurlegeringsonderdelen gemaakt van Inconel 718 kunnen een treksterkte van 1200mpa aan te pakken op 650 graden, wat goed is voor turbineschijven in vliegtuigmotoren. Een medisch bedrijf maakte een kobaltchroomlegering heupgewricht implantaat dat 99,9% dicht is dankzij elektronenstraal smelten (EBM) -technologie. Het is ook meer biocompatibel dan standaard gietstukken.
Hoe te controleren: om ervoor te zorgen dat de prestatie -indicatoren voldoen aan of overtreffen van de originele componentcriteria, mechanische prestatietests zoals trek, impact en hardheidstests, evenals microstructuurverificatietests zoals metallografische analyse en CT non - destructief testen zijn nodig.
3. Analyse van de economie: het optimaliseren van de kosten van de hele levenscyclus
We moeten kijken naar de economie van metaalafdrukken vanuit de volgende hoeken:
Individuele kostenuitsplitsing: voor onderdelen van titaniumlegering zijn de kosten van materialen 45%(met een 85%poedergebruiksnelheid), de kosten van de afschrijving van apparatuur zijn 25%, de kosten van post - verwerking zijn 20%en zijn de arbeidskosten 10%. Als de batchgrootte minder is dan 500 stuks, kost het afdrukken minder dan met behulp van een Five - Axis -bewerkingscentrum. Als de batchgrootte meer dan 2000 stukken is, moet u nadenken over hoe u de kosten van de mal kunt verdelen.
Besparingen die niet duidelijk zijn: door reserveonderdelen af ​​te drukken, kon een maker van halfgeleiderapparatuur zijn inventaris 24 keer per jaar verkopen in plaats van 4 keer per jaar. Dit heeft het bedrijf elk jaar meer dan 8 miljoen yuan aan opslaguitgaven bespaard. Gelokaliseerde afdrukverliezen verlies van gemiddeld 500.000 yuan per dag tot 80.000 yuan in gevallen waarin onderhoud op afstand wordt gedaan.
Investeringsperiode voor investeringen: bijvoorbeeld toen een bedrijf metaalafdrukken begon te gebruiken om mallen te maken, de tijd die nodig was om een ​​mal te maken, ging van 45 dagen naar 12 dagen, en de kosten van een enkele set vormen gingen van 120.000 yuan naar 78.000 yuan. Binnen zes maanden werd het geld uitgegeven aan apparatuur teruggebracht.
Model voor het nemen van beslissingen: een deel is economisch haalbaar als het aan de volgende voorwaarden voldoet:
Klein tot medium -} formaatproductie met een jaarlijkse behoefte voor 50 tot 2000 stukken
Onderdelen met een enkele waarde die meer dan 2000 yuan is en veel waarde toevoegt
Meer dan 30% van de tijd is de vraag naar noodonderhoud of op maat gemaakte werkzaamheden hoog.
4. Productiecyclus: het belangrijkste voordeel van agile productie
Metaalafdrukken heeft veel cyclusvoordelen in de volgende situaties:
Het maken van een nieuw model: door tegelijkertijd 20 soorten versnellingsbakprototypes af te drukken, heeft een bepaald autobedrijf de ontwikkelingscyclus van 18 maanden tot 7 maanden verlaagd en het aantal testen -iteraties verdrievoudigd.
Direct aanbod van reserveonderdelen: een windenergiebedrijf heeft een regionaal printcentrum opgezet, zodat lange - cyclus reservecomponenten zoals meslagers in 48 uur kunnen worden geleverd, wat 90% sneller is dan traditionele manieren om ze te krijgen.
Verbetering van armaturen en mallen: door unieke armaturen af ​​te drukken, was een elektronicabedrijf in staat om de precisie van SMT -oppervlakte -montage van ± 0,1 mm tot ± 0,03 mm te verbeteren en de tijd die nodig was om draden te veranderen van 45 minuten tot 8 minuten te veranderen.
Metaalafdrukken kan het hele proces afmaken, van ontwerp tot levering, in 72 uur, wat 5 tot 10 keer sneller is dan traditionele methoden. Het werkt het beste als er veel verschillende soorten producten en kleine batches zijn die moeten worden aangebracht met grote veranderingen in de vraag.
5. Mogelijkheid om zich aan te passen aan verschillende toepassingsscenario's: diepgaande integratie van de eigenschappen van de industrie
De toepasbaarheid van metaalafdrukken varieert aanzienlijk bij bedrijven.
Het landingsgestel van een specifieke straaljag is op twee manieren geoptimaliseerd: door structurele onderdelen van titaniumlegering te drukken, is het 32% lichter en 15% sterker geworden. De tijd die nodig is om te reageren op onderhoudsverzoeken is gedaald van twee weken tot 72 uur.
In de geneeskunde gebruiken gepersonaliseerde tandheelkundige implantaten elektronenstraal smelttechnologie om een ​​precisiecontrole van 0,1 mm te bereiken. Bioactieve coatings hebben een depositie -efficiëntie die vijf keer hoger is dan die van traditionele methoden, en de genezingstijd voor patiënten wordt met 40%verlaagd.
Energiegereedschap: een kerncentrale maakt gebruik van bedrukte stoomgeneratorwarmteoverdrachtsbuizen die de graanoriëntatie optimaliseren om de eenheid 8% thermisch efficiënter te maken. De continue operationele cyclus duurt meer dan 24 maanden, wat een wereldwijd geavanceerd niveau is.
Normen voor het aanpassen aan de industrie:
Aerospace: elk onderdeel moet minimaal 500.000 yuan waard zijn en moet erg licht zijn.
Medical: moet voldoen aan ISO 13485 medische certificering en gepersonaliseerde aanpassing mogelijk maken
Energie: heeft ASME -drukvatcertificering nodig en kan de temperaturen van minimaal 500 graden aan.