Comment déterminer si un composant convient au remplacement par l'impression métallique?

1. Complexité géométrique: aller au-delà des limites physiques de la fabrication traditionnelle
Le principal avantage de l'impression 3D métallique est qu'il peut faire des formes géométriques compliquées que les autres méthodes ne peuvent pas. L'impression en métal est la meilleure option lorsque la pièce a les fonctionnalités suivantes:
Amélioration du canal d'écoulement à l'intérieur: Par exemple, le collecteur du moteur est constitué de tuyaux muraux minces et minces - qui font tous partie de la même pièce. Cela se débarrasse des défauts de soudure accompagnés de méthodes de soudage standard et abaisse la résistance au fluide de plus de 30%. Une certaine entreprise de moteur d'aviation a utilisé la technologie de fusion sélective laser (SLM) pour imprimer une chambre de combustion. Le canal de refroidissement interne n'avait que 0,8 mm de large, mais l'efficacité de refroidissement a augmenté de 45%.
Structure d'optimisation de la topologie: Une structure de réseau peut trouver un équilibre entre la légèreté et la force. Par exemple, un constructeur automobile a fabriqué des pièces pour le système de suspension en tant que structures de réseau BCC, ce qui réduit le poids de 62% tout en gardant la résistance et une utilisation de matériaux relevé de 15% dans la fabrication soustractive standard à 92%.
Conception intégrée: l'impression métallique peut combiner plusieurs parties en une seule. Une entreprise qui fabrique l'équipement éolien a combiné 12 pièces dans la boîte de vitesses en une partie imprimée. Cela a réduit le temps qu'il a fallu pour le rassembler de 8 heures à 45 minutes et réduire le taux de défaillance de 78%.
Critères d'évaluation: Si la pièce a cinq surfaces usinées ou plus, a besoin de trois serrage et positionnement ou plus, ou a des tailles de caractéristiques inférieures à 0,5 mm qui sont difficiles à utiliser, alors elle est géométriquement possible pour le remplacement de l'impression métallique.
2. Performance matérielle: satisfait les besoins stricts des conditions de fonctionnement très sévères
Pour remplacer les produits de processus traditionnels, les pièces d'impression métallique doivent passer la vérification des performances du matériau:
Performances mécaniques correspondantes: les pièces imprimées à l'aide d'un alliage de titane peuvent avoir une résistance à la traction de 1100 MPa et un allongement de 15%. Cela signifie qu'ils peuvent être utilisés à la place de pièces forgées dans des structures de roulement de chargement de l'aviation -. Une entreprise aérospatiale a confirmé que le support satellite en alliage en alliage en alliage en titane imprimé 3D est plus stable en termes de taille que les pièces moulées traditionnelles, avec un changement de seulement 0,02 mm / m entre -196 et 350 degrés.
Contrôle de la microstructure: Vous pouvez modifier la densité de puissance du laser et la vitesse de balayage pour modifier les cristaux colonnes en cristaux équiaxés. Une entreprise qui fait de l'équipement nucléaire a amélioré la méthode d'impression pour les vannes en acier inoxydable 316L pour obtenir la taille des grains ASTM de grain de 8e et les rendre trois fois plus résistants à la corrosion des ions chlorure.
Besoins fonctionnels spéciaux: nickel - High - Les pièces en alliage de température en infime 718 peuvent gérer une résistance à la traction de 1200MPA à 650 degrés, ce qui est bon pour les disques de turbine dans les moteurs d'avion. Une entreprise médicale a fait un implant de joint de hanche en alliage de chrome de cobalt qui est dense à 99,9% grâce à la technologie de fusion des faisceaux électron (EBM). Il est également plus biocompatible que les pièces moulées standard.
Comment vérifier: pour s'assurer que les indicateurs de performance répondent ou dépassent les critères des composants d'origine, les tests de performances mécaniques tels que les tests de traction, d'impact et de dureté, ainsi que des tests de vérification de la microstructure tels que l'analyse métallographique et les tests destructeurs non - sont nécessaires.
3. Analyse de l'économie: optimisation du coût de l'ensemble du cycle de vie
Nous devons examiner l'économie de l'impression métallique sous les angles suivants:
Répartition des coûts individuels: pour les pièces en alliage en titane, le coût des matériaux est de 45% (avec un taux d'utilisation de poudre de 85%), le coût de l'amortissement de l'équipement est de 25%, le coût du traitement post - est de 20% et le coût de la main-d'œuvre est de 10%. Si la taille du lot est inférieure à 500 pièces, l'impression coûte moins cher que l'utilisation d'un centre d'usinage à cinq -. Si la taille du lot est supérieure à 2000 pièces, vous devez réfléchir à la façon de diviser le coût du moule.
Des économies qui ne sont pas évidentes: en imprimant des pièces de rechange, un fabricant d'équipements semi-conducteurs a pu vendre son inventaire 24 fois par an au lieu de 4 fois par an. Cela a permis à l'entreprise de plus de 8 millions de yuans dans les dépenses de stockage chaque année. L'impression localisée réduit les pertes de temps d'arrêt d'une moyenne de 500 000 yuans par jour à 80 000 yuans dans les cas où l'entretien est effectué à distance.
Période de récupération d'investissement: Par exemple, lorsqu'une entreprise a commencé à utiliser l'impression métallique pour fabriquer des moules, le temps qu'il a fallu pour faire passer un moule est passé de 45 jours à 12 jours, et le coût d'un seul ensemble de moules est passé de 120 000 yuans à 78 000 yuans. Dans les six mois, l'argent dépensé pour l'équipement a été rémunéré.
Modèle de prise de décisions: une partie est économiquement possible si elle correspond aux conditions suivantes:
Production petite à moyenne - avec un besoin annuel de 50 à 2000 pièces
Pièces ayant une seule valeur qui dépasse 2000 yuans et ajoute beaucoup de valeur
Plus de 30% du temps, la demande de maintenance d'urgence ou de travail sur mesure est élevée.
4. Cycle de production: le principal avantage de la fabrication agile
L'impression en métal présente de nombreux avantages cyclables dans les situations suivantes:
Création d'un nouveau modèle: En imprimant 20 types de prototypes de boîte de vitesses en même temps, une certaine entreprise automobile a réduit le cycle de développement de 18 mois à 7 mois et triplé le nombre d'itérations de test.
Alimentation instantanée de pièces de rechange: Une entreprise éolienne a mis en place un centre d'impression régional afin que les composants de rechange à cycle long - comme les roulements de lame puissent être livrés en 48 heures, ce qui est plus rapide à 90% que les moyens traditionnels de les obtenir.
Amélioration des luminaires et des gabarits: En imprimant des accessoires uniques, une entreprise d'électronique a pu améliorer la précision du montage de surface SMT de ± 0,1 mm à ± 0,03 mm et réduire le temps nécessaire pour changer de fils de 45 minutes à 8 minutes.
L'impression métallique peut terminer l'ensemble du processus, de la conception à la livraison, en 72 heures, ce qui est 5 à 10 fois plus rapide que les méthodes traditionnelles. Cela fonctionne mieux lorsqu'il existe de nombreux types de produits et de petits lots qui doivent être effectués avec de grands changements de demande.
5. Capacité à s'adapter à différents scénarios d'application: intégration profonde des traits de l'industrie
L'applicabilité de l'impression métallique varie considérablement selon les entreprises.
Le train d'atterrissage d'un avion de chasse spécifique a été optimisé de deux manières: en imprimant les pièces structurelles en alliage en titane, il est devenu 32% plus léger et 15% plus fort. Le temps nécessaire pour répondre aux demandes de maintenance est passé de deux semaines à 72 heures.
En médecine, les implants dentaires personnalisés utilisent la technologie de fusion du faisceau d'électrons pour atteindre un contrôle de précision de 0,1 mm. Les revêtements bioactifs ont une efficacité de dépôt qui est cinq fois plus élevée que celle des méthodes traditionnelles, et le temps de guérison pour les patients est réduit de 40%.
Outils énergétiques: Une centrale nucléaire utilise des tubes de transfert de chaleur du générateur de vapeur imprimés qui optimisent l'orientation des grains pour rendre l'unité 8% plus efficace thermiquement. Le cycle de fonctionnement continu dure plus de 24 mois, ce qui est un niveau avancé mondial.
Normes d'adaptation à l'industrie:
Aérospatial: Chaque partie doit valoir au moins 500 000 yuans et doit être très légère.
Médical: Doit rencontrer la certification médicale ISO 13485 et permettre une personnalisation personnalisée
Énergie: Besoin de la certification des navires à pression ASME et peut gérer des températures d'au moins 500 degrés.