如何衡量3D打印模具的價值？
發(fā)布時間：
2023-01-11 12:47
用戶主要通過模具的價格來評估模具制造商，而通常不考慮模具為模塑商提供的價值，這仍然是當今模具制造中面臨的最大挑戰(zhàn)之一。
雖然價格與價值是兩回事，但人類總是難以控制非理性的第一印象將價格與價值建立最直接的一比一關聯(lián)。
通過3D打印來制造隨形冷卻模具，讓模具的價值變得更加難以評估。因為隨形冷卻模具改變了注塑的周期，并可以有效避免注塑過程中的翹曲變形，如何準確地評估模具在整個產(chǎn)品注塑生命周期內(nèi)的總擁有成本成為頗具挑戰(zhàn)的事情。
3D打印隨形冷卻模具。來源：《3D打印模具白皮書v2版本》 -計劃于2019年10月發(fā)布
價值創(chuàng)造模具市場的切入口
在模具的制造過程中，3D科學谷發(fā)現(xiàn)3D打印其實還帶來了通常容易被忽略的價值，包括材料的節(jié)約，后期機加工過程中對刀具磨損的減少，以及對機床占用成本的降低等等。
3D打印的隨形冷卻模具插件不需要粗加工，這減少了切削時間，降低了對刀具，冷卻液的消耗，提升了機床的利用率。
同時，對于后期的EDM加工來說，3D打印的隨形冷卻模具還消除了開孔的需要，3D打印過程可以內(nèi)置DEM啟動孔，這使得步驟減少，減少了精加工成本，并且縮短交付周期。
當然，3D打印最直觀的價值是用來制造模具插件，隨形冷卻是制造復雜輪廓產(chǎn)品的理想選擇，隨形冷卻對于在模塑表面上提供一致的模具溫度分布更有效。其他需要考慮的方面是澆口處的適當冷卻或熱流道下降，以保持適當?shù)目刂坪蜔岱€(wěn)定性。
一個典型的案例是漢邦科技的金屬3D打印在工具箱后模鑲件中的應用：
3D打印工具箱后模鑲件。來源：漢邦科技
存在問題：
產(chǎn)品生產(chǎn)量大，但是由于鑲件外形的特殊原因?qū)е吕鋮s周期過長；
產(chǎn)品表面由于溫度過高，導致塑膠在流動過程中有燒焦，困氣；
方案：
設計隨形冷卻水路，采用3D打印鑲件，減短冷卻周期，改善產(chǎn)品困氣問題；
優(yōu)化結果：
鑲件本體的溫度由原來的105攝氏度降低到35攝氏度；
產(chǎn)品的冷卻周期極大縮短，原來的冷卻周期40秒縮短至30秒，生產(chǎn)效率提高1.33倍；
產(chǎn)品表面完全達到要求，不再有燒焦，困氣等現(xiàn)象；
另一個案例是漢邦科技的汽車模具冷卻鑲件3D打?。?/span>
3D打印汽車模具冷卻鑲件3D打印。來源：漢邦科技
存在問題：
產(chǎn)品生產(chǎn)量大，但是由于鑲件外形的特殊原因?qū)е吕鋮s周期過長；
模具鑲件溫度過高，表面氧化，使用壽命減短；
產(chǎn)品表面由于溫度過高，產(chǎn)生橘皮紋跟變形嚴重；
方案：
設計隨形冷卻水路，采用3D打印鑲件，減短冷卻周期；
優(yōu)化結果：
鑲件本體的溫度由原來的120攝氏度降低到50攝氏度；
產(chǎn)品的冷卻周期極大縮短，原來的冷卻周期120秒縮短至45秒，生產(chǎn)效率提高2.5倍；
產(chǎn)品表面完全達到要求，不再有變形現(xiàn)象；
3D打印汽車模具冷卻鑲件3D打印。來源：漢邦科技
從上面兩個案例可以看出，雖然將3D打印模具應用到模具生產(chǎn)中的感知成本很高，甚至對許多模具制造商來說似乎難以接受，但3D打印真正的價值在于更短的循環(huán)時間，消除模塑缺陷，并改善準時交付的能力，這對注塑商來說是最有益的。
從這方面來看，3D科學谷建議模具制造商必須與每個注塑客戶合作，計算3D打印模具的真實成本，推動價值理論的認知擴展到整個模具注塑期間如何節(jié)省成本，提升產(chǎn)品質(zhì)量的角度來看。
當然，完全精準的評估是充滿挑戰(zhàn)的?？梢砸揽寇浖韼兔?，例如，模具制造商通過模流分析軟件來識別模具中的熱點，這些熱點將導致翹曲。而通過3D打印隨形冷卻模具，可以通過分析軟件幫助模塑商看到在生產(chǎn)過程中如何避免發(fā)生缺陷。
3D打印隨形冷卻模具與傳統(tǒng)方式制造模具的比較。來源：《3D打印模具白皮書v2版本》 -計劃于2019年10月發(fā)布
對于模塑商來說，了解投資隨形冷卻模具的真實價值范圍還可以擴展到其品牌和商譽方面，如果他們需要不斷地處理先前的高廢品率和客戶投訴，那么這將對他們后續(xù)的訂單形成一定的損失，這種前期策略將使模具制造商的模具在競爭中脫穎而出。
雖然模具制造商通過模擬仿真來確定澆口和通風口位置，3D科學谷發(fā)現(xiàn)他們通常并未通過軟件來完全分析冷卻優(yōu)化選項。這時候如果模具制造商對傳統(tǒng)水線和隨形冷卻兩種方式進行建模和仿真模擬，則可以清楚地顯示兩個選項之間的冷卻時間差異。
當然，國內(nèi)的3D打印設備品牌商可以幫助模具制造商實現(xiàn)這些全套解決方案以及論證過程。拿國內(nèi)鉑力特來說，鉑力特經(jīng)過充分的市場調(diào)研，基于隨形水道模具的結構特點和技術要求，經(jīng)過反復實驗，為模具行業(yè)應用提供全套解決方案：從模流分析、隨形水道設計，到模具鋼打印參數(shù)開發(fā)、模具打印，再到3D打印模具的后續(xù)處理和加工。
不僅是設備，鉑力特基于BLT-S200/S310設備調(diào)試模具專用打印參數(shù)，開發(fā)出H13、18Ni300(MS1)、17-4PH、G05等多種模具專用材料的打印工藝。
3D科學谷建議3D打印設備商和模具制造商可以考慮攜手呈現(xiàn)最具成本效益的解決方案。例如，如果175萬元的模具減少了加工周期，并且節(jié)約了材料，每年可節(jié)省70萬元，這將很快收回對于3D打印的初始投資，并在模具生產(chǎn)的前五年為客戶節(jié)省350萬元。
由此出發(fā)，衡量模具的價值也從單純評估模具的價格，轉變?yōu)槿芷?模具3D打印生產(chǎn)，后處理加工，注塑過程模具壽命，注塑成功率，產(chǎn)品質(zhì)量等等)，包含了各方面因素的附加值創(chuàng)造考量。
當然，考慮到3D打印不僅僅可以用在注塑模具領域，還可以用在輪胎模具，壓鑄模具等領域，結合3D打印可以實現(xiàn)復雜幾何形狀設計的特點，通過3D打印模具所創(chuàng)造的附加值還延伸到了諸如下一代輪胎這樣的高附加值產(chǎn)品領域。
3D打印輪胎模具。來源：SLM Solutions-斯棱曼激光科技(上海)
在輪胎模具方面，金屬3D打印很好的解決了刀具干涉的問題，當復雜性與可制造性不再是困擾輪胎模具制造的最大因素的時候，3D打印很好的釋放了輪胎產(chǎn)品設計迭代的便捷性，也催生了新型的輪胎制造能力。這方面，米其林已經(jīng)感覺到增材制造的潛力，并聲稱唯一的限制是設計師的想象力。
而在沖壓模具方面，典型的案例是舒勒通過金屬3D 打印技術開發(fā)了隨形冷卻熱沖壓模具，讓內(nèi)部的冷卻通道更接近沖壓表面，從而通過“內(nèi)部功夫”來提高沖壓質(zhì)量和效率。熱沖壓模具調(diào)試周期短，使用壽命在20-30萬個沖程，熱作鑲塊具互換性，制造成本低，在汽車領域獲得越來越廣泛的應用。在3D打印技術的幫助下，舒勒通過粉末床選擇性激光融化3D打印的方式獲得靈活的隨形冷卻內(nèi)部通道的制造方法，這使得冷卻更迅速，冷卻效果更均勻。舒勒認為3D打印技術將為熱沖壓模具的制造帶來革命性的變化。
隨著金屬3D打印設備價格的合理化，3D打印模具在國內(nèi)的發(fā)展將迎來一波上行發(fā)展機遇，而以價值為切入口，將成為贏得模具市場的必備功課。
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