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3D打印機對模具行業的發展有哪些?

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3D打印機對模具行業的發展有哪些?

發布日期:2018-09-19 作者: 點擊:

  模具作為現在製造技術的一種重要手段,在汽車、電子、家電等批量化生產製造領域發揮著極其重要的作用。傳統的模具製造工藝如數控加工、電火花、精密鑄造等,長期以來一直被廣泛使用。然而,隨著產品質量要求的不斷提高,傳統製造工藝越來越難以滿足高端精密模具(尤其是注塑模具和壓鑄模具)質量要求。

  由於3D打印技術在製造過程中不會受到產品內部結構及複雜形狀的約束,通過在模具內部進行複雜的隨形冷卻水路設計與加工,3D打印技術可以輕鬆實現高端模具的生產製造,進而給最終產品的量產帶來無可比擬的好處:

  有效縮短注塑或壓鑄過程中的冷卻時間,生產效率大幅提高

  冷卻更佳均勻,有效減少翹曲變形、開裂飛邊、氣泡砂眼等產品缺陷,顯著提升最終產品的質量與成品率

  模具使用壽命大大延長,產品單位成本降低

  可采用工業級3D打印技術製造高端模具的行業包括:汽車零部件、電子產品、家用電器、日化品包裝等。

  如今,3D打印和各種打印材料(塑料、橡膠、複合材料、金屬、蠟、砂等)已經給許多行業,如航空航天、軍工、生物醫療、汽車等帶來了很大的便利,很多企業都在其供應鏈裏集成了3D打印,這其中也包括模具製造。

  用3D打印製造模具有許多優點:

  1.模具生產周期縮短

  3D打印模具縮短了整個產品開發周期,並成為驅動創新的源頭。

  在以往,由於考慮到還需要投入大量資金製造新的模具,公司有時會選擇推遲或放棄產品的設計更新。通過降低模具的生產準備時間,以及使現有的設計工具能夠快速更新,3D打印使企業能夠承受得起模具更加頻繁的更換和改善。它能夠使模具設計周期跟得上產品設計周期的步伐。

  此外,有的公司自己采購了3D打印設備以製造模具,這樣就進一步加快了產品開發的速度,提高了靈活性、適應性。在戰略上,它提升了供應鏈防禦延長期限和開發停滯風險的能力,比如從供應商那裏獲得不合適的模具。

  2.優化工具更符合人體工學和提升最低性能

  3D打印降低了驗證新工具(它能夠解決在製造過程中未能滿足的需求)的門檻,從而能夠在製造中投入更多移動夾具和固定夾具。傳統上,由於重新設計和製造它們需要相當的費用和精力,所以,工具的設計和相應的裝置總是盡可能地使用更長的時間。

  隨著3D打印技術的應用,企業可以隨時對任何工具進行翻新,而不僅限於那些已經報廢和不符合要求的工具。

  由於需要很少的時間和初始成本,3D打印使得對工具進行優化以獲得更好的邊際性能變得更加經濟。於是,技術人員可以在設計時更多地考慮人體工學,以提高其操作舒適性、減少處理時間,以及更加方便易用、易於儲存。雖然這樣做有可能隻是減少了幾秒鍾的裝配操作時間,但是,架不住積少成多。此外,優化工具設計,也可以減少零件的廢品率。

  3.製造成本降低

  如果說當下金屬3D打印的成本要高於傳統的金屬製造工藝成本,那麽成本的削減在塑料製品領域更容易實現。

  金屬3D打印的模具在一些小的、不連續的係列終端產品生產上具有經濟優勢(因為這些產品的固定費用很難攤銷),或者針對某些特定的幾何形狀(專門為3D打印優化的)更有經濟優勢。尤其是當使用的材料非常昂貴,而傳統的模具製造導致材料報廢率很高的情況下,3D打印具有成本優勢。

  此外,3D打印在幾個小時內製造出精確模具的能力,也會對製造流程和利潤產生積極的影響,尤其是當生產停機或模具庫存十分昂貴的時候。

  最後,有時經常會出現生產開始後還要修改模具的情況。3D打印的靈活性使工程師能夠同時嚐試無數次的迭代,並可以減少因模具設計修改引起的前期成本。

  4.模具設計的改進為終端產品增加了更多的功能性

  通常,金屬3D打印的特殊冶金方式能夠改善金屬微觀結構,並能產生完全致密的打印部件,與那些鍛造或鑄造的材料(取決於熱處理和測試方向)相比,其機械和物理性能一樣或更好。

  增材製造為工程師帶來了無限的選擇以改進模具的設計。當目標部件由幾個子部件組成時,3D打印具有整合設計、並減少零部件數量的能力,這樣就簡化了產品組裝過程,並減少了公差。

  此外,它能夠整合複雜的產品功能,使高功能性的終端產品製造速度更快、產品缺陷更少。例如,注塑件的總體質量要受到注入材料和模具內冷卻流體之間熱傳遞狀況的影響,如果用傳統技術來製造冷卻水道的話,冷卻水道通常是直的,從而在模製部件中產生較慢的和不均勻的冷卻效果。而3D打印可以實現製造任意形狀的冷卻水道,以確保實現隨形冷卻,更加優化且均勻,最終得到更高質量的製品和較低的廢品率。此外,更快地除熱顯著縮短了注塑成型周期,因為一般來說,冷卻時間最高可占整個注塑周期的70%。

  5.定製模具幫助實現最終產品的定製化

  更短的生產周期、製造更為複雜的幾何形狀,以及降低最終製造成本的能力,使得企業能夠製造大量的個性化工具來支持定製部件的製造。

  3D打印模具,非常利於定製化生產,比如醫療設備和醫療行業;它能夠為外科醫生提供3D打印的個性化器械,如外科手術導板和工具,使他們能夠改善手術效果,減少手術時間。


相關標簽:3D打印設備

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