Qual é o ROI dos fabricantes de moldes que usam impressão 3D de metal?

1. Otimizando a estrutura de custos: mudando de “redução de desperdício de material” para “fabricação aditiva de precisão”
Métodos subtrativos, incluindo fresagem, descarga elétrica e corte com fio, são usados ​​na fabricação de moldes tradicionais. As taxas de utilização de material são geralmente inferiores a 70%. Além disso, os resíduos gerados durante o processamento precisam ser gerenciados separadamente, o que aumenta ainda mais os preços. Por exemplo, fazer um molde de injeção automotiva à maneira antiga leva cerca de 120 kg de tarugo de aço para molde, mas o resultado final pesa apenas 80 kg e desperdiça 33% do material. Usando a abordagem de fabricação aditiva de “empilhamento camada por camada”, a impressão 3D de metal pode usar mais de 90% do material. Por exemplo, o equipamento iSLM420 da Zhongrui Technology precisa apenas de 85 kg de material em pó para fazer um molde para a pá de um motor de aeronave. O pó extra pode ser reutilizado, o que reduz o custo do material do molde único em 40%.

Além disso, a impressão 3D de metal elimina muitas etapas complicadas que são necessárias nos métodos tradicionais, como tratamento térmico, usinagem de precisão e montagem. Isso economiza muito dinheiro em equipamentos e mão de obra. Uma comparação de um determinado fabricante de peças automotivas mostra que os métodos tradicionais precisam de 5 máquinas-ferramentas CNC, 2 máquinas de descarga elétrica e 10 operadores. Em contrapartida, a impressão 3D de metal necessita apenas de 1 equipamento e 3 técnicos para fabricar a mesma quantidade de peças. Isso reduz a depreciação do equipamento e os custos trabalhistas em 65%.

2. Grande salto na eficiência da produção: do “ciclo semanal” para a “entrega diária”
Outro grande problema com as técnicas mais antigas é que leva muito tempo para fazer moldes. Por exemplo, fazer um molde de fundição sofisticado-da maneira-antiga exige 12 fases, como projeto, corte, eletroerosão, montagem e depuração. Todo o processo leva de 6 a 8 semanas. Além disso, alterações no design significam que o molde precisa ser aberto novamente, o que aumenta o tempo de entrega. A impressão 3D de metal pode transformar modelos digitais em moldes sólidos sem quaisquer procedimentos adicionais. Isso reduz o tempo de desenvolvimento para 3–5 dias. Um estudo de caso de uma empresa que fabrica implantes médicos indica que, depois que começou a usar a impressão 3D de metal, o tempo necessário para fazer moldes ósseos exclusivos passou de quatro semanas para 72 horas, e o tempo necessário para atender pedidos urgentes aumentou 80%.

O caminho do processo ficou muito mais simples, o que levou ao aumento da eficiência. No artesanato tradicional, a cavidade do molde deve ser dividida em várias partes para processamento e montagem. Isso pode levar a erros de precisão devido às lacunas de emenda. A impressão 3D de metal, por outro lado, suporta moldagem integrada, o que permite imprimir moldes complexos com canais de água de resfriamento conformados e estruturas treliçadas leves, tudo de uma vez. Isso reduz etapas de montagem e erros. Por exemplo, a Boeing fabrica moldes para bicos de combustível de aviões com impressão 3D de metal. Isso reduz as etapas de montagem de 20 para 1 e reduz o custo de cada peça em 35%.

3. Melhorar a qualidade do produto: mudar de “reparo passivo” para “otimização ativa”
A qualidade dos moldes tem impacto direto na quantidade e na rapidez com que o produto final é feito. O projeto padrão de um sistema de resfriamento de molde é simplista, o que pode facilmente levar a uma distribuição desigual de temperatura. Isso pode causar problemas como empenamento e encolhimento do produto. A impressão 3D de metal pode criar um canal de resfriamento conforme dentro do molde que se ajusta perfeitamente ao formato da cavidade do molde. Isto permite que o líquido de resfriamento afete diretamente o ponto quente, o que melhora muito a uniformidade da temperatura. Um estudo de caso de um molde de injeção de automóvel revela que o uso de um projeto de resfriamento conformado resultou em uma redução do diferencial de temperatura da superfície de 15 graus para 3 graus, uma queda de 30% no tempo do ciclo de injeção e um aumento na taxa de rendimento do produto de 85% para 98%.

Além disso, a impressão 3D de metal tem uma vantagem de densidade (normalmente de até 99,5% ou mais) que torna os moldes muito mais resistentes ao desgaste e à fadiga do que os moldes de fundição tradicionais. Um fabricante específico-de moldes de fundição fez um teste para comparar os dois tipos de moldes. Eles descobriram que os moldes tradicionais quebram após 20.000 utilizações, enquanto os moldes metálicos impressos em 3D permanecem intactos após 50.000 utilizações, o que significa que duram 150% mais. O custo do molde para cada fundição sob pressão é menor no longo prazo, embora o custo inicial de fabricação seja um pouco maior.

4. Expandindo o cenário de aplicação: de "molde único" para "capacitação de toda a cadeia da indústria"
A impressão 3D de metal é valiosa não apenas no processo-de fabricação de moldes, mas também na otimização de toda a cadeia de “produção de design pós{2}}venda”, o que traz mais dinheiro para as empresas. Na indústria automotiva, a impressão 3D de metal pode produzir rapidamente peças leves, como suportes de baterias feitos de liga de alumínio e rodas de metal reforçadas com fibra de carbono, que é o que os veículos de nova energia precisam para serem mais leves. Na indústria aeroespacial, ele suporta a moldagem integrada de materiais especiais, como ligas de titânio e ligas de alta-temperatura, o que representa um grande avanço em relação aos métodos tradicionais de fabricação de estruturas complexas. Ossos de metal personalizados, implantes dentários e outros itens de alto{8}}valor-agregado tornaram-se áreas importantes de crescimento na área médica.

Por exemplo, um-fabricante de automóveis personalizados de alta qualidade emprega impressão 3D de metal para fabricar peças para o interior dos carros. Isto permite-lhes fazer designs personalizados sem ter que fazer moldes, e o lucro por peça é 50% superior ao dos métodos tradicionais; A impressão 3D de metal pode fazer cópias rapidamente de peças quebradas, como pastilhas de freio e radiadores, no mercado de pós-venda. Isso reduz o tempo e as despesas de reparo. Um estudo de caso de negócios militares ilustra que o emprego da impressão 3D de metal para consertar peças do sistema hidráulico dos navios reduziu o ciclo de manutenção de duas semanas para três dias, garantindo que os navios ainda possam lutar no campo de batalha.