La impressió 3D de metall es convertirà en el procés principal per a la fabricació de motlles?

1. Avenç tecnològic: passar de la "verificació de prototips" a la "fabricació de terminals"
La tecnologia d'impressió 3D de metall ha recorregut un llarg camí des que es va utilitzar per primera vegada principalment per comprovar prototips. Ara pot fer peces terminals directament. La tecnologia de fusió de llit de pols làser (LPBF) pot fer estructures complicades que són difícils de fer amb els mètodes existents, com els canals d'aigua de refrigeració conformes i les costelles internes de reforç, apilant pols metàl·liques una sobre l'altra. Aquestes estructures són molt útils per fer motlles. Per exemple, el circuit d'aigua de refrigeració conforme pot fer que el cicle d'emmotllament per injecció sigui molt més curt i el producte millor; les costelles de reforç interns poden fer que el motlle sigui més fort i duri més.

La impressió 3D metàl·lica s'ha utilitzat amb èxit a la indústria aeroespacial per fer peces importants com les pales de les turbines i els broquets de combustible del motor. Fer un determinat tipus de broquet de combustible del motor a la-moda antiga requereix ajuntar desenes de peces. Amb la tecnologia d'impressió 3D, però, es converteix en una estructura única i més complicada. Això no només el fa més lleuger i durador, sinó que també escurça el cicle de producció de mesos a setmanes. Aquest paradigma de "fabricació basada en el disseny" està canviant la manera com les empreses del negoci de fabricació d'equips de gamma-de gamma alta competeixen entre elles.

2. Cost-efectivitat: el pas de l'"exploració d'alt-cost" a una "aplicació-a gran escala"
La rendibilitat{0}}de la impressió 3D metàl·lica és el que la convertirà en una pràctica habitual. Fer motlles a la-moda antiga implica moltes fases, com ara el tall, el mecanitzat per descàrrega elèctrica i el tall de filferro. Això significa utilitzar moltes màquines i passos diferents, la qual cosa fa que el procés sigui molt car. La impressió 3D de metall combina tots els passos per fer qualsevol cosa en un sol element. Això facilita el procés i redueix la necessitat de treballadors i equips als enllaços intermedis.

Per exemple, fer un motlle per a una determinada peça d'automòbil solia prendre 5 jocs d'equips, 3 operadors i 72 hores de temps de processament, que costaven 12.000 iuans. Ara, amb la impressió 3D de metall, només es necessita un dispositiu, un operador i 24 hores d'impressió, i el cost ha baixat a 4.000 iuans, una caiguda del 67%. A més, la impressió 3D de metall utilitza més del 95% del material, i qualsevol pols metàl·lica que no s'utilitzi es pot reciclar, la qual cosa redueix encara més els preus dels materials.

El cost inicial de l'equip per a la impressió 3D de metall és elevat i la velocitat d'impressió encara és més lenta que la de l'emmotllament per injecció tradicional. Però si la tecnologia continua millorant i més gent comença a utilitzar-la a gran escala, és probable que el cost de l'equip continuï baixant i que l'eficiència de la impressió continuï augmentant. Per exemple, el mètode d'emmotllament per polvorització adhesiu s'ha de desgreixar i sinteritzar després d'utilitzar-lo, però imprimeix de 50 a 100 vegades més ràpid que el LPBF i es preveu que sigui molt útil per a la producció a gran-escala.

3. Escenari d'aplicació: passar de la "personalització-alta" a la "producció en massa"
La impressió en 3D de metall està passant lentament de la personalització-de gamma alta a la producció en massa en la fabricació de motlles. La impressió 3D de metall s'ha convertit en la forma principal de fer peces estructurals complicades i peces essencials en àrees com l'aeroespacial i la defensa. La impressió 3D metàl·lica s'ha avançat gradualment en diverses etapes de la fabricació de motlles en sectors com la fabricació d'automòbils i l'electrònica de consum. Això es deu al fet que es pot adaptar ràpidament als canvis de disseny i fer lots petits de productes personalitzats.

En el sector de l'electrònica de consum, per exemple, a mesura que ha augmentat la velocitat d'iteració del producte, els motlles han hagut de ser més flexibles i sensibles. La tecnologia d'impressió 3D de metall pot convertir ràpidament els models de disseny en motlles reals, i el procés de subjecció triga menys temps, cosa que fa que el cicle de fabricació de motlles sigui molt més curt. La impressió 3D de metall pot reduir els costos del cicle de producció i fer que la producció sigui més eficient per fer lots petits de diferents tipus de productes modelats per injecció.

La impressió 3D de metall també ha mostrat moltes promeses per a la reparació i la remanufactura de motlles. Mitjançant mètodes com ara la deposició d'energia dirigida (DED), les seccions de motlle-desgastades es poden reparar i tornar a fabricar ràpidament, la qual cosa allarga la vida útil dels motlles i redueix els costos de producció.

4. Col·laboració en cadena industrial: passar de l'"Avenç d'un punt únic" a la "Construcció ecològica"
La impressió 3D metàl·lica ha de ser la forma principal de fer motlles i s'ha de configurar un ecosistema de cadena industrial complet. Això significa que els proveïdors de materials aigües amunt, els fabricants d'equips intermedis i els proveïdors de serveis d'aplicacions aigües avall han de col·laborar estretament. També significa que s'han de construir sistemes d'estandardització i s'ha de desenvolupar el talent.

Pel que fa als materials, les pols metàl·liques-d'alt rendiment són molt importants per a la investigació i l'ús. Utilitzant noves tecnologies de producció de pols d'atomització, les empreses nacionals han fet amb èxit pols d'aliatge de titani de grau-aviació amb un contingut d'oxigen per sota d'un cert nivell. Les qualitats mecàniques d'aquestes pols compleixen les especificacions per a peces forjades. L'augment de l'ús de materials eco-ecològics també està ajudant a canviar la fabricació ecològica. Per exemple, l'àcid polilàctic (PLA) i altres materials biodegradables estan guanyant popularitat ràpidament entre els consumidors.

El mercat d'equips d'impressió 3D de metall de grau-industrial té un patró de "competència de doble pista" quan es tracta d'equips. Les empreses nacionals han fet substitucions diferenciades en les indústries militars i noves energètiques, fent grans equipaments i rebaixant costos. Una empresa ha construït una impressora 3D metàl·lica molt gran que ha imprès amb èxit tot el marc d'un determinat tipus de dipòsit d'emmagatzematge de combustible de coets. Això demostra que la Xina és la millor del món per fabricar grans components estructurals.

L'Organització Internacional per a l'Estandardització (ISO) ha establert estàndards per a tecnologies de fabricació additiva que cobreixen àrees importants com ara provar materials, calibrar equips i assegurar-se que la qualitat sigui alta. Els grups de la indústria nacional també s'han encarregat de desenvolupar estàndards de grup per a la impressió 3D dental, cosa que ha ajudat a mantenir el mercat en ordre i ha ajudat el negoci a créixer d'una manera saludable.