¿Cuál es la diferencia entre la impresión 3D de metal y el mecanizado CNC tradicional en la fabricación de moldes?

一, Principio técnico: un cambio de paradigma en la fabricación aditiva y sustractiva
La impresión 3D en metal utiliza el método de fabricación aditiva de "apilamiento capa por capa". Funde polvo metálico, como aleación de titanio o acero fundido, utilizando un láser o un haz de electrones y luego construye formas geométricas complicadas directamente a partir de modelos digitales tridimensionales. Su principal beneficio es que supera los problemas del mecanizado tradicional que dificultan el acceso a las herramientas y el uso de las abrazaderas. También puede realizar un diseño de optimización de la topología, incluido ahuecar el interior, rellenar la red y crear canales de agua de refrigeración que encajen. Por ejemplo, Zhongrui Technology fabricó insertos de moldes de inyección personalizados para la industria automotriz. Estas inserciones aumentaron la adhesión entre el circuito de agua de refrigeración y la superficie del producto al 95 % mediante la impresión 3D, redujeron el ciclo de moldeo por inyección en un 42 % y redujeron la tasa de deformación del producto en un 67 %.
En la fabricación sustractiva, el mecanizado CNC tradicional funciona "eliminando material". Utiliza herramientas de corte vinculadas en muchos ejes para cortar, fresar, perforar y hacer otras cosas con palanquillas de metal. Su madurez tecnológica se demuestra por su capacidad para gestionar la precisión a nivel micrométrico (± 0,005 mm) y la suavidad de la superficie (Ra0,8 μ m). Esto lo hace perfecto para mecanizar productos de alta-resistencia con formas regulares. Por ejemplo, la máquina fresadora y talladora de cerámica de Xintenghui CNC puede mantener la tasa de rotura de los bordes de los moldes cerámicos por debajo del 0,3% mediante el uso de un sistema de protección especial y tecnología de rectificado de precisión. Esto cumple con los estrictos requisitos del embalaje de semiconductores en cuanto a resistencia al desgaste del molde.
2, escenario de aplicación: la línea entre construcciones complicadas y producción en masa
Usos innovadores en la creación de estructuras complicadas.
La impresión 3D en metal tiene un gran impacto en la fabricación de moldes en tres áreas principales:
Sistema de enfriamiento que sigue la forma: los canales tradicionales de agua de enfriamiento del molde están limitados por los procedimientos de perforación, lo que dificulta lograr un ajuste perfecto con el contorno del producto. Al imitar la dinámica de fluidos, la tecnología de impresión 3D mejora la uniformidad del campo de temperatura del molde en más de un 50%. Cierta empresa que fabrica electrodomésticos utilizó esta técnica y la tasa de rendimiento del moldeo por inyección de carcasas de aire acondicionado pasó del 89% al 98%. El ahorro anual de energía para un solo juego de moldes fue de más de 120.000 yuanes.
Construcción liviana: al optimizar la topología, se eliminan entre el 30% y el 60% de los materiales que no-cargan-y el peso de los moldes impresos en 3D-se reduce en un 45% en comparación con los diseños tradicionales, al tiempo que se mantiene la resistencia de la estructura. Un soporte de paquete de batería para vehículos de nueva energía hecho de una estructura de aleación de aluminio impresa en 3D-ha sobrevivido a una prueba de sobrecarga del 150 %, perdió el 38 % de su peso y ganó el 8 % de su alcance.
Moldeo integrado de piezas complicadas: en los métodos tradicionales, incluidos los bloques de moldes de neumáticos de caucho y los moldes de patrones de suelas de zapatos, las piezas deben procesarse y ensamblarse por separado.. 3La impresión D puede crear un molde completo y eliminar errores en el ensamblaje. Esta tecnología se utilizó en una empresa de neumáticos y el tiempo de elaboración de los moldes pasó de 45 días a 12 días, con una precisión de patrón de 0,02 mm.
3, la principal ventaja de la producción en masa.
El hecho de que el mecanizado CNC no se puede reemplazar en la fabricación de moldes se demuestra por:
Adaptabilidad del material: puede trabajar con materiales bastante duros, como acero templado y aleaciones duras (HRC55 o superior), que es lo que los moldes de fundición a presión- deben poder hacer. Una instalación de fundición a presión-específica emplea moldes de fundición a presión-de aleación de magnesio procesados-por CNC que duran 200.000 veces, tres veces más que los moldes impresos en 3D-.
Calidad de la superficie: se puede lograr una superficie-al nivel de un espejo (Ra0,2 μ m) utilizando técnicas de pos-procesamiento que incluyen fresado y pulido de precisión. Esto cumple con los estándares de higiene para moldes ópticos y moldes para envases de alimentos. Una empresa de envasado de cosméticos utilizó moldes de preformas de botellas de PET procesados ​​mediante CNC-, lo que hizo que el producto fuera más transparente (92%) y redujo los residuos (0,5%).
Economía de lotes: para moldes que fabrican más de 5000 piezas al año, el mecanizado CNC cuesta entre un 60% y un 70% menos por pieza que la impresión 3D. Cierto proveedor de repuestos para automóviles utiliza la fabricación en masa CNC para su molde de parachoques. El coste de un solo molde se mantiene en 800.000 yuanes, mientras que el coste de la impresión 3D es de 1,2 millones de yuanes.
4, Estructura de Costos: Un juego de equilibrio entre velocidad y precisión
1. Costos de equipos y suministros
Impresión 3D con metal: las herramientas de grado industrial-normalmente cuestan entre 2 y 8 millones de yuanes, y el polvo de aleación de titanio cuesta entre 800 y 1200 yuanes por kilogramo. La tasa de utilización del material, por otro lado, llega al 90%, lo que supone 40 puntos porcentuales más que el mecanizado CNC. Una empresa de aviación concreta ha utilizado la impresión 3D para fabricar palas de motor, lo que ha reducido los precios de los materiales en un 35 % en comparación con la fundición tradicional.
Mecanizado CNC: los centros de mecanizado con varillaje de cinco-ejes cuestan entre 1,5 y 5 millones de yuanes, y aproximadamente entre el 15 % y el 20 % de ese costo se destina a herramientas. Una fábrica de moldes redujo el costo de un solo juego de moldes de 120.000 yuanes a 70.000 yuanes optimizando la trayectoria de corte y empleando cuchillas reversibles.
2. Coste de tiempo en la impresión 3D: El tiempo que lleva fabricar moldes con estructuras complejas se reduce a la mitad hasta un 70% en comparación con los métodos tradicionales. Una empresa médica puede fabricar un molde de implante ortopédico personalizado en solo 72 horas, un 80 % más rápido que el ciclo de 15 días del mecanizado CNC.
Mecanizado CNC: el tiempo de procesamiento del molde se puede reducir entre un 30 % y un 40 % empleando tecnología de corte de alta-velocidad (HSC). Un centro de mecanizado de husillo de 8000 rpm ayudó a una empresa de moldes de productos de 3C a reducir el tiempo que llevaba fabricar un molde de marco de teléfono de 18 a 11 horas.