금형 제조에서 금속 3D 프린팅과 기존 CNC 가공의 차이점은 무엇입니까?

一, 기술 원리: 적층 가공과 절삭 가공의 패러다임 전환
금속 3D 프린팅은 적층 제조의 "층별 적층" 방법을 사용합니다. 레이저나 전자 빔을 사용하여 티타늄 합금이나 주철과 같은 금속 분말을 녹인 다음 3차원 디지털 모델에서 직접 복잡한 기하학적 모양을 만듭니다.- 주요 이점은 도구 사용 및 클램프 사용을 어렵게 만드는 기존 기계 가공의 문제를 극복한다는 것입니다. 내부를 비우고 격자를 채우고 냉각수 채널을 꼭 맞게 만드는 등 토폴로지 최적화 설계도 수행할 수 있습니다. 예를 들어, Zhongrui Technology는 자동차 산업을 위한 맞춤형 사출 금형 인서트를 제작했습니다. 이 인서트는 3D 프린팅을 통해 냉각수 회로와 제품 표면 사이의 접착력을 95%까지 높이고, 사출 성형 사이클을 42% 단축하며, 제품 휨률을 67% 줄였습니다.
절삭 가공에서 전통적인 CNC 가공은 "재료 제거" 방식으로 작동합니다. 여러 축에 연결된 절단 도구를 사용하여 금속 빌렛을 절단, 밀링, 드릴링하고 기타 작업을 수행합니다. 마이크로미터 수준의 정밀도(±0.005mm)와 표면의 매끄러움(Ra0.8μm)을 관리하는 능력으로 기술적 성숙도를 입증합니다. 따라서 규칙적인 형태의 고강도 제품을 가공하는 데 적합합니다.- 예를 들어, Xintenghui CNC의 세라믹 조각 및 밀링 기계는 특수 보호 시스템과 정밀 연삭 기술을 사용하여 세라믹 금형의 가장자리 파손률을 0.3% 미만으로 유지할 수 있습니다. 이는 금형 내마모성에 대한 반도체 패키징의 엄격한 요구 사항을 충족합니다.
2, 적용 시나리오: 복잡한 구조와 대량 생산 사이의 경계
복잡한 구조를 만드는 획기적인 용도
금속 3D 프린팅은 다음 세 가지 주요 영역에서 금형 제작에 큰 영향을 미칩니다.
형태에 따른 냉각 시스템: 기존의 금형 냉각수 채널은 드릴링 절차에 의해 제한되어 제품 윤곽에 완벽하게 들어맞는 것이 어렵습니다. 3D 프린팅 기술은 유체 역학을 모방하여 금형 온도 필드의 균일성을 50% 이상 향상시킵니다. 한 가전제품을 만드는 한 회사가 이 기술을 활용해 사출 성형 공조 쉘의 수율이 89%에서 98%로 향상됐다. 단일 금형 세트의 연간 전력 절감액은 120,000위안 이상이었습니다.
경량 구조: 토폴로지를 최적화하여 비하중- 재료의 30%~60%가 제거되고, 3D-프린팅 금형의 무게는 기존 설계에 비해 45% 감소하면서도 구조의 강도는 유지됩니다. 3D-프린팅된 알루미늄 합금 프레임워크로 제작된 신에너지 자동차 배터리 팩 브래킷은 150% 과부하 테스트를 견뎌내고 무게는 38% 줄었으며 주행 거리는 8% 증가했습니다.
복잡한 부품의 통합 성형: 고무 타이어 금형 패턴 블록 및 신발 밑창 패턴 금형을 포함한 기존 방법에서는 부품을 별도로 가공하고 조립해야 합니다.{0}}D 프린팅은 전체 금형을 만들고 조립 시 실수를 없앨 수 있습니다. 이 기술은 한 타이어 회사에서 사용됐는데, 금형 제작에 소요되는 시간은 45일에서 12일로, 패턴 정확도는 0.02mm로 늘어났다.
3, 대량생산의 주요 장점
금형 제작에서 CNC 가공을 대체할 수 없다는 사실은 다음과 같이 나타납니다.
재료 적응성: 담금질 강철 및 경질 합금(HRC55 이상)과 같이 상당히 단단한 재료에 사용할 수 있으며, 이는 다이캐스팅 금형이 수행할 수 있어야 하는-기능입니다. 특정 다이{3}}주조 시설에서는 200,000번 지속되는 CNC-가공 마그네슘 합금 다이 캐스팅 금형을 사용합니다. 이는 3D 인쇄 금형보다 3배 더 긴 것입니다-.
표면 품질: 거울 수준의 표면(Ra0.2 μm)은 정밀 밀링 및 연마를 포함한 후{2}}처리 기술을 사용하여 얻을 수 있습니다. 이는 광학 금형 및 식품 포장 금형의 위생 표준을 충족합니다. 한 화장품 포장 회사는 CNC-가공된 PET 병 프리폼 몰드를 사용하여 제품을 더욱 투명하게 만들고(92%) 폐기물을 줄였습니다(0.5%).
배치 경제: 연간 5,000개 이상의 부품을 만드는 금형의 경우 CNC 가공 비용은 3D 프린팅보다 부품당 60~70% 저렴합니다. 특정 자동차 부품 공급업체는 범퍼 금형에 CNC 대량 제조를 사용합니다. 단일 금형 비용은 80만 위안으로 유지되는 반면, 3D 프린팅 비용은 120만 위안이다.
4, 비용의 구조: 속도와 정확성 사이의 균형 게임
1. 장비 및 소모품 비용
금속을 이용한 3D 프린팅: 산업용-등급 도구의 가격은 일반적으로 200만~800만 위안이고, 티타늄 합금 분말의 가격은 킬로그램당 800~1,200위안입니다. 반면 소재 활용률은 90%에 달해 CNC 가공보다 40%포인트 높다. 특정 항공 회사는 3D 프린팅을 사용하여 엔진 블레이드를 제작했는데, 이는 기존 주조에 비해 재료 가격을 35% 절감했습니다.
CNC 가공: 5-축 연결 머시닝 센터의 가격은 150만~500만 위안이며, 그 비용의 약 15~20%는 공구 비용입니다. 한 금형 공장에서는 절단 경로를 최적화하고 양면 블레이드를 사용하여 단일 금형 세트 비용을 120,000위안에서 70,000위안으로 줄였습니다.
2. 시간 비용 3D 프린팅: 복잡한 구조의 금형을 제작하는 데 걸리는 시간이 기존 방식에 비해 절반 수준인 70%로 단축됩니다. 의료 회사는 단 72시간 만에 맞춤형 정형외과용 임플란트 금형을 만들 수 있는데, 이는 CNC 가공의 15일 주기보다 80% 빠른 속도입니다.
CNC 가공: 고속 절단(HSC) 기술을 사용하면 금형 가공 시간을 30%~40%까지 줄일 수 있습니다.- 8000rpm 스핀들 머시닝 센터는 한 3C 제품 금형 기업이 휴대폰 프레임 금형을 만드는 데 걸리는 시간을 18시간에서 11시간으로 단축하는 데 도움이 되었습니다.