Sind die Kosten für den Einsatz des Metall-3D-Drucks im Formenbau hoch?

1. Materialkosten: Von der „Reduzierung von Materialverschwendung“ zur „Zero Loss Additive Manufacturing“
Bei der traditionellen Herstellung von Formen werden subtraktive Verfahren eingesetzt, wobei bis zu 60 bis 80 % des Materials verloren gehen. Beispielsweise besteht die alte Methode zur Herstellung einer Autostoßstangenform darin, ein Loch in einen 1,2 {4}m x 0,8 m großen Stahlblock zu fräsen und dabei nur Hunderte Kilo Abfall zu verarbeiten. Als additive Produktionsmethode nutzt der Metall-3D-Druck mehr als 90 % der verwendeten Materialien und das übrig gebliebene Pulver kann drei- bis fünfmal recycelt werden, was die Materialkosten um vierzig bis sechzig Prozent senkt.
Fallverifizierung: Ein Unternehmen, das Haushaltsgeräte herstellt, untersuchte, wie viel Standardformen und 3D-gedruckte Formen kosten, und kam zu folgendem Ergebnis:
Formstahl kostet 120.000 Yuan, aber 65 % davon werden bei der Verarbeitung verschwendet, sodass die tatsächlichen Materialkosten nur 80.000 Yuan betragen. Im 3D-Druckverfahren wird H13-Formstahlpulver verwendet, und die Materialkosten betragen ebenfalls 80.000 Yuan. Da kein Müll anfällt, betragen die tatsächlichen Materialkosten nur 72.000 Yuan, einschließlich des Pulververlusts beim Recycling.
Wenn wir darüber nachdenken, wie viel eingespart wird, weil die Formen länger halten, ist der langfristige Vorteil des 3D-Drucks bei den Materialkosten sogar noch größer.
2. Wie viel kostet die Verarbeitung: von der „Mehrprozess-Reihenschaltung“ bis zur „Einzelgeräteintegration“
Bei der alten Formherstellung gibt es mehr als 10 Schritte, wie Schneiden, elektrische Entladung, Drahtschneiden, Polieren und mehr. Für diese Schritte sind 5 bis 8 Geräte erforderlich, z. B. CNC-Bearbeitungszentren, Elektroerosionsmaschinen, Koordinatenschleifmaschinen und mehr. Dies bedeutet, dass die Arbeits- und Ausrüstungskosten hoch sind. „Digitales Modell → Drucken → Präzisionsbearbeitung“ ist der dreistufige Prozess, den der Metall-3D-Druck verwendet, um den Prozess auf weniger als drei Schritte zu reduzieren. Dadurch werden 70 % mehr Werkzeuge und 50 % mehr Arbeitsaufwand benötigt.
Ein Blick auf die Kostenzusammensetzung:
Die Kosten für traditionelle Fertigkeiten und 3D-Drucktechnologie sind um 10.000 Yuan gesunken.
Wertminderung der Ausrüstung 15 8 46.7 %
Die Arbeit kostet 6,35 $ pro Stunde.
3 1.5 50 % der verbrauchten Energie
24 $12.5 47.9 % der gesamten Verarbeitungskosten
Punkte des technologischen Durchbruchs:
Die iSLM420-Maschine von Zhongrui Technology verfügt über einen mehrachsigen rotierenden Arbeitstisch, der es ermöglicht, komplizierte Strukturen direkt im Formhohlraum zu drucken, ohne sie wie bei herkömmlichen Methoden mehrmals festklemmen zu müssen.
Hybride Technologie zum Herstellen von Dingen: Die Werkzeugmaschine LASERTEC 65 3D von DMG Mori kombiniert additive und subtraktive DED-Funktionen. Die Oberfläche wird gleichzeitig mit dem Druck fertiggestellt, wodurch die Nachbearbeitungszeit um 60 % verkürzt wird.
3. Die Kosten für den Übergang von „monatlicher Lieferung“ zu „täglicher Antwort“
Der normale Gussentwicklungszyklus dauert zwischen 4 und 8 Wochen, und mehr als die Hälfte dieser Zeit wird für die Überprüfung und Änderung des Designs aufgewendet. Die schnelle Wiederholung des „Design-Drucktests“ beim 3D-Metalldruck verkürzt den Zyklus auf 3–7 Tage und ist somit ideal für kleine Chargen und ein breites Spektrum an Produktionsanforderungen.
Anwendungsfälle in der Industrie:
Im Automobilgeschäft repariert Teslas Fabrik in Shanghai große Druckgussformen mit 3D-Druck. Nach einem Werkzeugschaden kann die Produktion in nur 72 Stunden wieder aufgenommen werden, was 90 % schneller ist als die übliche Reparaturzeit.
Unterhaltungselektronik: Ein Unternehmen, das Mobiltelefone herstellt, fertigte schnell Probeproduktionsformen im 3D-Druck an, wodurch die Zeit für die Herstellung eines neuen Produkts von 18 Monaten auf 12 Monate verkürzt und Marktchancen genutzt werden konnten.
Luft- und Raumfahrt: Ein Hersteller von Triebwerksschaufeln nutzte die EB-DED-Elektronenstrahltechnologie, um Hochtemperatur-Metallformen auf Nickelbasis-in nur 72 Stunden zu reparieren, um einen dringenden Auftragsbedarf zu erfüllen.
4. Kosten der Qualität: Von einer „passiven Reparatur“ zur „aktiven Optimierung“
Herkömmliche Formen weisen aufgrund der Konstruktion des Kühlsystems Mängel wie Produktverformungen und Schrumpfungsspuren auf. Die Ausfallquote beträgt bis zu 5–10 %. Durch die Schaffung konformer Kühlwasserkanäle erhöht der 3D-Metalldruck die Konsistenz der Formtemperatur um 80 % und die Produktqualifizierungsrate um über 98 %. Dadurch werden die Kosten für Qualitätsverluste deutlich gesenkt.
Analyse von Technik und Wirtschaft:
Verbesserungen der Kühleffizienz: Durch die Verwendung eines 3D--gedruckten konformen Wasserkanals für die Schalenform eines bestimmten Heimgeräts konnte die Abkühlzeit von 18 Sekunden auf 12 Sekunden verkürzt werden, und für die Herstellung eines einzelnen Teils wurde 22 % weniger Energie verbraucht.
Reduzierte Fehlerrate: Bei der Reparatur von Autotürgriffformen mithilfe des 3D-Drucks sank die Verformung des Produkts von 0,8 mm auf 0,2 mm, wodurch 75 % der Reparaturkosten aufgrund von Mängeln eingespart wurden.
Längere Lebensdauer: Die Druckgussform verfügt über eine interne Gitterstruktur, die ihre thermische Ausfalllebensdauer von 5.000 auf 12.000 Zyklen erhöht und die Anzahl der Austauschvorgänge um 60 % reduziert.
5. Eine Möglichkeit, Kosten im großen Stil zu senken: Übergang von der „individuellen Anfertigung eines Einzelstücks“ zur „Massenproduktion“
Durch den Metall-3D-Druck können Sie bei der Herstellung einer einzelnen Form viel Geld sparen, aber sein wirklicher Wert liegt darin, dass Sie bei der Verwendung in großem Maßstab die Kosten um den Faktor zehn senken können. Derzeit hat das Unternehmen vier Hauptmethoden zur Kostensenkung entwickelt:
Intelligentes Satzsystem: Die Verwendung von Formeln zur Verbesserung des Druckpfads erhöht das Einzelformvolumen um das 4,5-fache und die Auslastungsrate der Ausrüstung um 300 %.
Pulverrückgewinnungsprozess: 95 % des Metallpulvers können recycelt werden, was die Kosten für einzelne Formmaterialien um 28 % senkt.
Standardisierte Nachbehandlung: Oberflächenbehandlungen wie Serienlackierung und Galvanisierung kosten jetzt nur noch 800 Yuan pro Stück, 60 % weniger als früher (traditionelle Methoden);
Durch die Einrichtung einer Bibliothek mit Formstrukturparametern wird die Zeit für den Bau und die Konstruktion neuer Formen um 70 % und die Konstruktionskosten um 50 % gesenkt.