增材制造技术使模具加工更加高效,经济

作者:本网编辑 文章来源:MM《现代制造》 发布时间:2015-05-19
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模具行业是一个跨度很大的行业,与制造业的各个领域都可能有关系.制造业对模具的依赖度比较高.


Arcam AB阿卡姆(北京)工业设备有限公司总经理陈静燕女士

模具行业是一个跨度很大的行业,与制造业的各个领域都可能有关系。制造业对模具的依赖度比较高。在加工零部件方面,制造模具能够提供高度可靠的结果,同时也有价格昂贵和耗时长的不足。某些前沿领域的模具制造企业已经开始寻找有效的替代方式,增材制造(3D打印)制作模具成为了对模具制造企业很有吸引力的方案, 尤其对于形状复杂且小批量生产的模具。

目前,增材制造技术已经给许多行业如医疗和航空航天等带来了很大的便利,不少企业都在供应链里集成了增材制造,其中也包括模具制造企业。在模具制造的很多环节能够使用到增材制造,在一定程度上增材制造可以取代一部分模具制造的工艺、甚至直接加工获得最终需要的零部件。同时,增材制造将为模具设计的改进为终端产品增加了更多的功能性,帮助实现最终产品的定制化,更短的生产周期,制造更为复杂的几何形状、以及降低最终制造成本,使得企业能够制造大量的个性化工具来支持定制部件的制造。

作为全球金属增材制造的领导企业,Arcam公司的电子束熔融(EBM)技术提供了一套直接从CAD到金属制品的方案,使用金属粉末通过EBM成型得到的金属零部件不仅可以用于模具行业,更可以直接应用在终端领域,为高档金属零部件的制造提供了更多的解决方案, EBM增材制造的核心优势在于:设计自由度高;生产效率高且材料可回收;成品材料性能优异等。Arcam目前的主要客户是骨科植入物和航空航天等行业的制造商, 最典型的应用是钛合金材料,成型零件已通过CE和FDA等认证。

我认为,模具行业目前所面临的瓶颈主要有模具生产周期长和制造成本高两个方面。

而增材制造技术能够有效缩短整个产品的开发周期。以往考虑到投入大量资金制造新的模具,模具行业公司可能会选择推迟或者放弃产品的设计更新。增材制造技术可以降低模具的生产准备时间,使现有的设计工具能够进行快速更新,加快产品开发速度并且提高灵活性。

增材制造技术加工的模具在小尺寸并且不连续的终端产品上具有经济优势,针对某些特定复杂几何形状的模具优势更加明显。尤其是在使用昂贵材料时,例如钛合金等贵金属,传统模具制造技术会导致材料报废率很高,这时增材制造的成本优势会更加凸显。

此外,增材制造技术快速制造出精确模具的能力也会对制造流程和利润产生积极的影响,对于经常出现的生产开始后还需要修改模具的情况,增材制造技术的灵活性使工程师可以进行新的尝试,并减少模具设计修改导致的前期成本。

在大多数传统的部件模具铸造行业,量产、试制的对象大多数都是汽车零部件以及其他传统行业的部件。而工业级金属粉末增材制造技术的应用,例如Arcam的EBM技术,将成为传统模具铸造行业跳出汽车领域,进军航空航天、医疗等需要高附加值部件制造领域的踏板。

根据Arcam在金属增材制造行业近20年的专业经验,该领域现在的主要客户来自于航空航天和医疗等领域。欧美虽然捷足先登,但在中国,使用属粉末增材制造部件的市场也终于建立了起来。在航空航天领域主要是评估加工方法、制作试制部件。而在医疗领域,不只是试制,骨科植入体的产品化也进入了最终阶段,并且通过在CE认证和FDA认证,已经在人体骨科得到了真正规模化的使用。

Arcam的确也有不少模具企业客户,比如从事汽车部件铸造的KOIWAI公司。这些企业之所以选择Arcam的EBM金属3D打印设备,也是看中了其诸多优点:使用金属粉末可以快速制作出复杂形状,取代部件铸造中的部分工艺,将有助于压缩成本、缩短交货期。现在我们感觉,不仅仅是替代铸造,作为“沉积”这种全新的部件制作方式,金属粉末3D打印机也拥有巨大的可能性。

传统工艺制作铸件时,必须先制作模具,然后利用电炉熔化金属、浇筑到模具中,并等待金属凝固。而金属粉末3D打印机省去了这道工序,制作手掌大小的部件,即使形状复杂,也只需要15~24h,而铸造需要1周左右的工期。这道工序的耗电量最大,缩短工序还有助于压缩电力成本。而随着3D打印机的大型化、高速化进程,这道工序的电力成本或许将会减少到原来的1/10左右。

今年政府工作报告指出,要实施“中国制造2025”,坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展,加快从制造大国转向制造强国。在这一转变中,智能制造是主攻方向。增材制造产业具有广阔前景,必将引领新一轮的技术革命。增材制造技术使大规模的个性化生产成为可能,引领全球制造业经济的重大变革。在新一轮的技术革命中,增材制造技术将会扮演令人非常瞩目的角色,也必将引领世界模具制造进入一个全新的时代。作为全球领先的高端金属增材制造的设备制造商,作为Arcam的一员,我们非常荣幸能够投身于这个时代、致力于这场技术革命,中国市场的前景非常让人期待。

Arcam一直以来非常注重和看好中国市场和在中国的业务。Arcam成立于1997年,总部位于瑞典。作为一家工业级的高档金属零部件增材制造设备供应商,Arcam最早于2007年进入中国市场并售出在中国市场的第一套EBM金属增材制造系统。2011年9月Arcam中国分公司成立。中国分公司总部位于北京,为Arcam在中国以及整个亚太区的业务和技术服务提供有力支持。

目前,Arcam公司约有一半的销售来自医疗骨科植入物以及航空航天两个市场。我们认为,未来航空航天市场的增长潜力要比骨科市场更大,因而随着时间的推移,在航空航天领域的销售额所占收入的比重也会越来越大。

根据Arcam公司2014年度财报,Arcam在2014年销售额增加了105%,其中亚洲市场特别是中国市场的成长势头非常强劲。

我们预期Arcam公司将在2015年继续保持高速增长。仅在2015年1月,Arcam已经售出了5套EBM系统,而且公司的材料产品也在继续吸引新的客户。稳定的订单流入、良好的财务状况和积极的业务情况奠定了2015年持续强劲增长的坚实基础。

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