Voor- en nadelen van 3D-printtechnologie om mallen te maken

3D-printen is additive manufacturing, een soort rapid prototyping-technologie. Het gebruikt een digitaal modelbestand als basiskader en gebruikt hechtbare materialen zoals metaalpoeder of plastic om objecten te construeren door laag voor laag te printen. 3D-printtechnologie integreert geavanceerde technologieën op vele gebieden, zoals informatietechnologie, digitale modelleringstechnologie, elektromechanische besturingstechnologie, materiaalwetenschap en chemie.

Met de geleidelijke volwassenheid van 3D-printtechnologie in printmaterialen en besturingssoftware, is 3D-printtechnologie geleidelijk geïntroduceerd in matrijzenbouw, industrieel ontwerp, technische constructie, ruimtevaart en vele andere gebieden. Met de opkomst en popularisering van 3D-printtechnologie heeft de matrijzenindustrie fundamentele veranderingen ondergaan.

Matrijzen zijn de basisprocesapparatuur voor industriële productie. 60% tot 80% van de componenten in elektronica, instrumentatie, auto's en communicatie worden gevormd door mallen. De kwaliteit van matrijzen bepaalt in hoge mate de kwaliteit van producten.

CNC-bewerking is de meest gebruikte techniek bij het maken van mallen. Hoewel het zeer betrouwbare resultaten oplevert, is het erg duur en tijdrovend. De bijbehorende 3D-printtechnologie heeft de voordelen van materiaalbesparing, snelle prototyping en nauwkeurige productie.

3D-printen en mallen maken

In het proces van productproductie neemt industriële productie voornamelijk de fabricage van matrijzen als technisch kader en voert vervolgens massaproductie van verschillende producten uit. Matrijsproductietechnologie heeft bepaalde operationele moeilijkheden en hoge kosten. Met de opkomst van gepersonaliseerde consumptiemethoden zullen verschillende consumenten meer uiteenlopende behoeften hebben aan industriële producten. Als gevolg hiervan moet de matrijsproductietechnologie veel tijd besteden aan het ontwerp en de fabricage van de matrijs. De nauwkeurigheid van het vervaardigen van matrijzen en de beheersbaarheid van kosten worden steeds moeilijker om effectief te beheersen, dus de technologie voor het vervaardigen van matrijzen wordt steeds moeilijker om aan de veranderende behoeften van industriële productie te voldoen.

Met de komst van 3D-printtechnologie en de toepassing ervan in matrijzenbouw, is de behoefte aan maatwerk en individualisering opgelost. Met zijn technische voordelen verkort 3D-technologie de ontwerpcyclus en het fabricageproces, verlaagt het de kosten in het ontwerp- en fabricageproces en heeft het een positief effect op de gehele industriële ontwerpactiviteiten.

Met 3D-printtechnologie kunnen ontwerpers de behoeften van klanten in korte tijd aanpassen, en tegelijkertijd is het handig om het ontwerp meerdere keren aan te passen, de kosten van ontwerpwerk effectief te beheersen en onnodige kosten te verminderen.

De voordelen van 3D-printtechnologie bij het maken van mallen

• Verkorte productiecyclus van matrijzen

Met 3D-printen kan het driedimensionale ontwerp in de computer automatisch, snel, direct en nauwkeurig worden omgezet in een fysiek model, dat bestand is tegen frequente ontwerpwijzigingen en aanpassingen tijdens de ontwikkeling van nieuwe producten, waardoor de flexibiliteit en het aanpassingsvermogen worden verbeterd. 3D-printvormen verkorten de productontwikkelingscyclus, waarbij het openen, smeden, snijden en andere processen in de traditionele productie van matrijzen worden overgeslagen. Met 3D-printen kan de ontwerpcyclus van de matrijs gelijke tred houden met de productontwerpcyclus.

• Makkelijker om complexere producten te maken

Metaal 3D-printen is in staat om de metalen microstructuur te verbeteren, wat resulteert in volledig dichte geprinte onderdelen. Additive manufacturing maakt het eenvoudiger om het ontwerp van matrijzen te verbeteren. 3D-printen maakt willekeurig gevormde koelkanalen mogelijk om conforme koeling te garanderen, meer geoptimaliseerd en uniform, wat uiteindelijk leidt tot onderdelen van hogere kwaliteit.

• Pas het eindproduct aan

3D-geprinte mallen zijn zeer geschikt voor productie op maat. Omdat het een kortere productiecyclus heeft, is het gemakkelijker om complexe onderdelen te vervaardigen en kan het de uiteindelijke productiekosten verlagen.

• Besparing op productiekosten

Met behulp van 3D-printen kunnen ingenieurs de initiële kosten verlagen die worden gemaakt als gevolg van wijzigingen in het matrijsontwerp. 3D-printen is kosteneffectiever als de gebruikte materialen erg duur zijn en traditionele matrijzenbouwmaterialen een hoog uitvalpercentage hebben. Bovendien is 3D-printen in staat om binnen enkele uren nauwkeurige mallen te maken.

Nadelen van 3D-printtechnologie om mallen te maken

• 3D-geprinte onderdelen zijn beperkt in grootte

3D-printapparatuur kan niet voldoen aan de productie van grootschalige matrijsproducten in de industrie. De meeste 3D-printapparatuur die daadwerkelijk wordt gebruikt, bevindt zich onder de niveaus van 1x1m en het is moeilijk om te voldoen aan de vereisten voor de vervaardiging van grootschalige producten.

• 3D-printen is niet geschikt voor massaproductie

3D-printen is niet geschikt voor massaproductie. De eenheidsprijs van 3D-printtechnologie om 1 product te produceren is in principe vergelijkbaar met die van het produceren van 1.000 producten, en het relatieve 3D-printen duurt langer. Traditionele matrijzenbouwtechnologie heeft duidelijke voordelen bij massaproductie.

• Er zijn minder materialen beschikbaar voor 3D-printtechnologie

Hoewel er veel materialen zijn die 3D kunnen worden geprint, kunnen hoge-temperatuurkunststoffen en sommige veelgebruikte metalen nog steeds niet worden geprint. Met name metaal is gevoelig voor denaturatie na het printen als gevolg van warmtebehandeling.

• De efficiëntie van 3D-printtechnologie moet worden verbeterd

Er is een tegenstrijdigheid tussen de fabricagenauwkeurigheid en de fabricagesnelheid van 3D-printen. 3D-printen is om objecten te maken door laag-voor-laag accumulatie. Als u de afdruknauwkeurigheid wilt verbeteren, moet u het aantal afdruklagen verhogen, maar de afdruksnelheid wordt dienovereenkomstig verlaagd.

• De mechanische eigenschappen van 3D-geprinte producten zijn moeilijk te garanderen

Mechanische eigenschappen zijn belangrijke parameters van onderdelen, die de belangrijkste basis vormen voor het gebruik en de levensduur van onderdelen. Bij traditionele CNC-bewerkingen worden verwante werkzaamheden zoals veroudering en warmtebehandeling uitgevoerd om de mechanische eigenschappen van de onderdelen te bereiken.

• 3D-printen kan op korte termijn de traditionele technologie voor het maken van mallen niet vervangen

Hoewel 3D-printen erg beroemd is, is de industrialisatie van 3D-printen nog lang niet gevormd en bevindt het zich nog steeds in het stadium van de populaire wetenschap. Als geavanceerde en toonaangevende technologie kan 3D-printen voldoen aan de behoeften van op maat gemaakte en complexe producten, maar het heeft niet de voordelen van batch en schaal.

In de huidige ontwikkeling van traditionele industriële grootschalige productie is de arbeidsverdeling zeer fijn en zijn de ondersteunende faciliteiten zeer voldoende, wat een enorme traagheid heeft gevormd. Als 3D-printen deze traagheid wil doorbreken, zijn de kosten erg hoog.

Conclusie

JTR kan Carbon DLS 3D-printen, DMLS 3D-printen, FDM 3D-printen, Multi Jet Fusion (MJF) 3D-printen, PolyJet 3D-printen, Selective Laser Sintering (SLS)-services, Stereolithography (SLA)-service en andere 3D-printservices leveren. Als u 3D-printservices nodig heeft, neem dan gerust contact op met JTR.