금속 3D 프린팅은 공장에서 빠른 예비 부품 제조에서 기능을 보여줄 수 있습니까?

一, 기술 권한 부여 : 금속 3D 프린팅은 여분의 구성 요소를 만드는 데 세 가지 큰 문제를 해결합니다.
1. "월간 배송"에서 "주간 응답"으로의 시간 효율성의 변화
예비 부품을 구형 - 형태의 방식으로 만드는 데는 곰팡이 설계, 가공 및 열처리와 같은 10 단계 이상이 걸립니다. 전체 프로세스에는 몇 달이 걸립니다. 예를 들어, 철도 사업은 기존 방법을 사용하여 24crnimo 합금 스틸 브레이크 디스크를 만들어 설계에서 배달까지 180 일이 걸립니다. 그러나 사용금속 3D 프린팅기술에 따르면 전체 제조 공정은 631 시간 만에 수행 할 수 있으며 배송 시간이 70%줄어 듭니다. 금속 3D 프린팅의 "직접 디지털 제조"기능이 더 효율적입니다. 그것은 곰팡이 개발 또는 기타 가공 단계에 대한 요구 사항없이 CAD 모델을 슬라이싱하고 레이저 또는 전자 빔으로 층별로 녹는 금속 분말 층을 녹여서이를 수행합니다. 이것은 "생산으로 디자인"을 허용합니다.
예를 들어, 레이저 조사를 사용하는 특정 항공 회사가 주문하도록 만들어진 티타늄 합금 나선 구조 부품은 418mm × 362mm × 2210mm 차원입니다. 스캐닝 경로 및 에너지 입력을 개선하기 위해 멀티 - 레이저 협업 SLM 기술을 사용합니다. 또한 이전 방법의 12 단계로 클램핑 해야하는 복잡한 구조를 결합합니다. 생산주기는 45 일에서 18 일로 절단되며, 다중 - 프로세스 스 플라이 싱에서 발생하는 정확도 손실은 피합니다.
2. "벌크 인벤토리"에서 "on - 수요 생산"으로 : 비용 구조의 변화
"안전 재고"기술은 전통적인 예비 부품 관리에 사용되며, 이는 많은 돈이 묶여 있고 재고 회전율이 제한되어 있음을 의미합니다. 특정 자동차 회사는 예비 부품 재고의 30%가 "좀비 인벤토리"이며, 이는 5 년 동안 사용되지 않았으며 2 천만 위안 이상의 비용이 필요하다고 말합니다. 금속 3D 프린팅의 "디지털 재고+인스턴트 제조"모델은 예비 부품을 물리적 인벤토리에서 데이터 자산으로 전환합니다. 즉, 회사는 3D 모델 파일 만 저장하면 장비 실패 경고 또는 생산 계획에 따라 즉시 인쇄를 시작할 수 있습니다. 즉, "제로 인벤토리"를 생산할 수 있습니다.
예를 들어, CGN (China General Nuclear Corporation)이 만든 원자력 판막 바디는 갑작스런 수요를 충족시키기 위해 미리 200 개의 예비 부품이 필요하며, 이는 재고에 최대 5 백만 위안이 소요됩니다. 금속 3D 프린팅을 사용하면 회사는 - 수요 생산에 대한 10 개의 핵심 모듈의 디지털 모델 만 유지하면서 재고 비용을 90% 줄이고 설계 변경으로 인해 예비 부품이 사라질 위험이 없어집니다.
3. "표준 부품"에서 "사용자 정의"까지 : 기능적 적응성의 업그레이드
공장 장비는 사용 방법과 운반의 차이로 인해 예비 부품 성능에 특정한 요구가 있습니다. 곰팡이가 너무 일반적이기 때문에 전통적인 장인은 원하는 방식으로 일을 할 수 없습니다. 금속 3D 프린팅은 토폴로지 최적화 및 격자 구조 제어와 같은 기술을 사용하여 각 예비 부품에 대해 "성능 맵"을 만들 수 있습니다. 예를 들어, 로봇을 만드는 회사는 금속 3D 프린팅을 사용하여 다양한 조건에서 작동하는 로봇 암 조인트에 대한 그라디언트 격자 구조를 만듭니다. 높은 - 밀도 격자는 높은 - 주파수 진동 영역에서 댐핑 성능을 향상시키기 위해 사용되며, 낮은 - 밀도 격자는 가벼운 영역에서 중량을 낮추는 데 사용됩니다. 이것은 관절의 수명을 40% 연장하고 에너지 사용을 15% 줄입니다.
금속 3D 프린팅은 다른 유형의 3D 프린팅보다 의료 장비를 사용자 정의하는 데 더 좋습니다. 특정 회사는 정형 외과 환자를위한 티타늄 합금 고관절 임플란트를 만듭니다. 이 임플란트는 CT 스캔을 통해 환자의 뼈 데이터를 얻고, 각 환자에게 고유 한 3D 모델을 만들고, EBSM (Electron Beam Melting) 기술을 사용하여 환자의 뼈에 올바르게 맞는 임플란트를 인쇄하는 데 사용됩니다. 수술 후 회복 시간이 반으로 줄어들고 부품이 제대로 맞지 않기 때문에 두 번째 수술이 필요할 가능성이 없습니다.
2, 예비 부품 제조의 금속 3D 프린팅 : 업계의 일반적인 상황
1. 항공 우주 : 고가의 예비 부품의 "재생 기술"
항공 우주 산업은 매우 신뢰할 수있는 예비 부품이 필요하며 복잡한 구조 부품을 만드는 전통적인 방법은 상당히 비쌉니다. 예를 들어, GE Aviation의 도약 엔진의 연료 노즐은 일반적으로 함께 용접되는 20 개의 부품으로 구성됩니다. 그러나 금속 3D 프린팅을 사용하면 단일 조각으로 만들 수 있으며, 이는 부품의 수를 80%, 무게를 25%, 고온을 3 배나 낮게하는 능력을 줄일 수 있습니다. 더 중요한 것은 노즐이 마모되어 교체해야 할 때 전통적인 방법에는 생산을 위해서는 - 몰딩이 필요하며, 이는 최대 6 개월이 걸릴 수 있습니다. 반면에 금속 3D 프린팅은 72 시간 만에 예비 부품을 만들 수 있으므로 엔진이 곧 다시 작동하기 시작할 수 있습니다.
2. 자동차 만들기 : 생산 라인을 종료하기위한 "스톱 손실 장치"
자동차 생산 라인의 다운 타임 비용은 시간당 100,000 위안까지 높을 수 있으며 예비 부품이 얼마나 빨리 제공되는지는 생산이 얼마나 효율적인지에 직접적인 영향을 미칩니다. 독일 자동차 사업은 금속 3D 프린팅을 시작한 이래로 중요한 예비 부품을 14 일에서 3 일로 배달하는 데 걸리는 시간을 줄였습니다. 예를 들어, 스탬핑 라인의 티타늄 합금 금형의 약한 부분은 독일 본부에서 날아가야하며 긴급 운송 비용은 예비 부품 가격의 40%입니다. 그러나 로컬 금속 3D 프린팅으로 전환 한 후 예비 부품 비용은 60%감소했으며 이제 "24 시간 응답"으로 실시간으로 공급할 수 있습니다.
3. 에너지 장비 : 구식 도구에 대한 "생명 - 저장 알약"
에너지 사업의 장비는 오랫동안 지속되며 일부 교체 부품이 더 이상 만들어지지 않으므로 오래된 절차를 복사하기가 어렵습니다. 특정 원자력 발전소의 냉각 펌프 임펠러는 부식 되었기 때문에 변경해야하지만 원래 부품을 만든 회사는 더 이상 만들지 않습니다. 리버스 엔지니어링을 통해 임펠러에 대한 3D 정보를 얻은 후, 금속 3D 프린팅 기술을 사용하여 원래 교체 부품뿐만 아니라 작동 한 Inconel 718 합금에서 임펠러를 만들었습니다. 테스트 후, 전통적인 방법을 사용하는 항목보다 부식에 더 강한 것으로 나타 났으며 인쇄 비용은 - re - 몰딩 비용의 5 분의 1에 불과했습니다.
3, 앞으로 일어날 일 : 금속 3D 프린팅으로 예비 부품을 만드는 세 가지 주요 방법
1. Multi - 자재 인쇄 : "단일 기능"에서 "시스템 통합"으로 이동
금속 3D 프린팅은 결국 하나의 재료 만 사용하는 한계를 극복하고 주문시 기능적으로 등급이 매겨진 재료를 제공합니다. 예를 들어, 유압 밸브 바디에서, 레이저 전력 또는 스캐닝 속도는 밀봉 표면 영역의 높은 - 경도 합금을 인쇄하여 마모에 더 강하게 만들고, 본체 영역의 가벼운 알루미늄 합금을 더 가볍게 만들 수 있습니다. 이것은 "여러 기능을 갖춘 한 조각"디자인을 만듭니다.
2. 스마트 생산 라인 : "수동 중재"에서 "Black Light Factory"까지
산업용 사물 인터넷 (IIOT)을 인공 지능 (AI)과 결합하면 금속 3D 프린팅이 프로세스를 완전히 자동화 할 수 있습니다. 예를 들어, 인쇄 장비는 적외선 카메라와 용융 풀 모니터링 시스템을 사용하여 층간 문제에 대한 실제 - 시간 피드백을 제공 할 수 있습니다. 머신 러닝 알고리즘을 사용하여 인쇄 설정을 개선하면서 한 번에 티타늄 합금 밸브 바디 인쇄의 성공률은 85%에서 98%로 증가했습니다. ERP/MES 시스템과 연결하면 폐쇄 루프에서 예비 부품 수요 예측, 생산 계획 및 일정 및 물류 분포를 관리 할 수 ​​있습니다.
3. 녹색 제조 : "고 에너지 소비"변경 "지속 가능"
전통적인 금속 가공 기술은 작동하는 재료의 30% 미만 만 사용합니다. 반면에 금속 3D 프린팅은 "Near Nett Forming"기술 덕분에 작동하는 재료의 95% 이상을 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 한 회사는 금속 3D 프린팅을 사용하여 알루미늄 합금으로 로봇 사지 뼈를 만들어냅니다. 이로 인해 전통적인 가공에 비해 폐기물 절단을 80% 줄이고 닫힌 - 루프 활용을 비제되지 않은 분말을 재활용하여 단일 예비 부품의 탄소 배출량을 60% 줄입니다.