Como determinar se um componente é adequado para substituição pela impressão de metal?

1. Complexidade geométrica: indo além dos limites físicos da fabricação tradicional
O principal benefício da impressão 3D metal é que ela pode fazer formas geométricas complicadas que outros métodos não podem. A impressão de metal é a melhor opção quando a peça tiver os seguintes recursos:
Melhorando o canal de fluxo interno: por exemplo, o coletor do motor é composto de tubos de parede desiguais e finos - que fazem parte da mesma peça. Isso se livra das falhas de solda que vêm com métodos de soldagem padrão e reduz a resistência ao fluido em mais de 30%. Um certo negócio de mecanismo de aviação usou a tecnologia de fusão seletiva a laser (SLM) para imprimir uma câmara de combustão. O canal de resfriamento interno tinha apenas 0,8 mm de largura, mas a eficiência de resfriamento aumentou 45%.
Estrutura de otimização da topologia: uma estrutura de treliça pode encontrar um equilíbrio entre leveza e força. Por exemplo, uma fabricante de carros fez peças para o sistema de suspensão como estruturas de treliça BCC, que reduziram o peso em 62%, mantendo a força e elevaram o uso de material de 15% na fabricação subtrativa padrão para 92%.
Design integrado: a impressão de metal pode combinar várias partes em uma. Uma empresa que fabrica equipamentos de energia eólica combinou 12 peças na caixa de engrenagens em uma peça impressa. Isso reduziu o tempo necessário para juntá -lo de 8 horas a 45 minutos e reduzir a taxa de falha em 78%.
Critérios para avaliação: se a peça tiver cinco ou mais superfícies usinadas independentes, precisará de três ou mais pinças e posicionamento ou tiver tamanhos de recursos menores que 0,5 mm difíceis de usar métodos padrão, é geometricamente viável para substituição de impressão metálica.
2. Desempenho material: satisfaz as necessidades estritas de condições operacionais muito severas
Para substituir os produtos de processo tradicionais, as peças de impressão de metal devem passar a verificação de desempenho do material:
Desempenho mecânico correspondente: peças impressas usando liga de titânio podem ter uma resistência à tração de 1100MPa e um alongamento de 15%. Isso significa que eles podem ser usados ​​em vez de peças forjadas na carga da aviação - estruturas de mancal. Um negócio aeroespacial confirmou que o suporte de satélite de liga de titânio impresso 3D - é mais estável em termos de tamanho do que as peças fundidas tradicionais, com uma mudança de apenas 0,02 mm/m entre -196 graus e 350 graus.
Controle da microestrutura: Você pode alterar a densidade de potência e a velocidade de varredura do laser para transformar os cristais colunares em cristais equiaxados. Uma empresa que torna o equipamento de energia nuclear melhorou o método de impressão para as válvulas de aço inoxidável 316L para obter o tamanho dos grãos da ASTM Grade 8 e torná -las três vezes mais resistentes à corrosão dos íons cloreto.
Necessidades funcionais especiais: níquel - baseado em - peças de liga de temperatura feitas de Inconel 718 podem lidar com uma resistência à tração de 1200MPa a 650 graus, o que é bom para discos de turbina em motores de aeronaves. Uma empresa médica fez um implante de articulação da liga de cromo cobalto que é 99,9% denso, graças à tecnologia de fusão de feixe de elétrons (EBM). Também é mais biocompatível que as peças fundidas padrão.
Como verificar: para garantir que os indicadores de desempenho atendam ou superem os critérios de componentes originais, testes de desempenho mecânico, como teste de tração, impacto e dureza, bem como testes de verificação de microestrutura, como análise metalográfica e CT non -}, são necessários.
3. Análise da economia: otimizando o custo de todo o ciclo de vida
Precisamos olhar para a economia da impressão de metal dos seguintes ângulos:
A quebra individual de custos: para peças de liga de titânio, o custo dos materiais é de 45%(com uma taxa de utilização de 85%em pó), o custo da depreciação do equipamento é de 25%, o custo do processamento do post - é de 20%e o custo da mão -de -obra é de 10%. Se o tamanho do lote for inferior a 500 peças, a impressão custará menos do que o uso de um centro de usinagem de cinco -. Se o tamanho do lote for superior a 2000 peças, você precisará pensar em como dividir o custo do molde.
Economia que não é óbvia: imprimindo peças de reposição, uma fabricante de equipamentos semicondutores conseguiu vender seu inventário 24 vezes por ano, em vez de 4 vezes por ano. Isso salvou a empresa com mais de 8 milhões de yuans em despesas de armazenamento a cada ano. A impressão localizada reduz as perdas de tempo de inatividade de uma média de 500.000 yuan por dia a 80.000 yuan nos casos em que a manutenção é feita remotamente.
Período de retorno de investimento: por exemplo, quando uma empresa começou a usar a impressão de metal para fazer moldes, o tempo necessário para fazer um molde passou de 45 para 12 dias, e o custo de um único conjunto de moldes passou de 120.000 yuan para 78.000 yuan. Dentro de seis meses, o dinheiro gasto em equipamentos foi revoltado.
Modelo para tomar decisões: uma parte é economicamente viável se se encaixar nas seguintes condições:
Pequena a média - produção de tamanho com uma necessidade anual de 50 a 2000 peças
Peças com um único valor que é mais de 2000 yuan e agrega muito valor
Mais de 30% do tempo, a demanda por manutenção de emergência ou trabalho sob medida é alto.
4. Ciclo de produção: o principal benefício da fabricação ágil
A impressão de metal tem muitos benefícios de ciclo nas seguintes situações:
Criando um novo modelo: ao imprimir 20 tipos de protótipos da caixa de câmbio ao mesmo tempo, uma certa empresa de carros cortou o ciclo de desenvolvimento de 18 meses para 7 meses e triplicou o número de iterações de teste.
Fornecimento instantâneo de peças de reposição: uma empresa de energia eólica configurou um centro de impressão regional para que os componentes de reposição longos - cicloem como rolamentos de lâmina possam ser entregues em 48 horas, o que é 90% mais rápido que as maneiras tradicionais de obtê -las.
Melhorando acessórios e gabaritos: Ao imprimir acessórios exclusivos, uma empresa de eletrônicos conseguiu aumentar a precisão da montagem da superfície SMT de ± 0,1 mm para ± 0,03 mm e cortar o tempo necessário para trocar de fios de 45 minutos para 8 minutos.
A impressão de metal pode terminar todo o processo, do design à entrega, em 72 horas, que é 5 a 10 vezes mais rápido que os métodos tradicionais. Funciona melhor quando existem muitos tipos diferentes de produtos e pequenos lotes que precisam ser feitos com grandes mudanças na demanda.
5. Capacidade de se adaptar a diferentes cenários de aplicação: Integração profunda dos traços da indústria
A aplicabilidade da impressão de metal varia significativamente entre as empresas.
Um trem de pouso de um jato de caça específico foi otimizado de duas maneiras: imprimindo peças estruturais da liga de titânio, ele se tornou 32% mais leve e 15% mais forte. O tempo que leva para responder aos pedidos de manutenção caiu de duas semanas para 72 horas.
Na medicina, os implantes dentários personalizados usam a tecnologia de fusão de feixe de elétrons para atingir um controle de precisão de 0,1 mm. Os revestimentos bioativos têm uma eficiência de deposição cinco vezes maior que a dos métodos tradicionais, e o tempo de cicatrização para os pacientes é reduzido em 40%.
Ferramentas de energia: uma usina nuclear usa tubos de transferência de calor do gerador de vapor impresso que otimizam a orientação dos grãos para tornar a unidade 8% mais eficiente termicamente. O ciclo operacional contínuo dura mais de 24 meses, que é um nível avançado em todo o mundo.
Padrões para se adaptar à indústria:
Aeroespacial: Cada parte deve valer pelo menos 500.000 yuan e deve ser muito leve.
Médico: deve atender à Certificação Médica ISO 13485 e permitir a personalização personalizada
Energia: precisa da certificação do vaso de pressão ASME e pode lidar com temperaturas de pelo menos 500 graus.