金屬3D打印支撐多品種小批量的柔性化鈑金生產

我們今天要講的鈑金,是一個名詞,即一種金屬薄板零部件,它廣泛應用於電子電器、通信、汽車工業、醫療器械等領域,例如在汽車車身、電腦、手機中,鈑金就相當於是產品的骨架,起到了支撐、定型的作用。

隨著鈑金的應用越來越廣泛,鈑金件的設計和製造變成了許多新產品開發過程中重要一環,而且越來越趨向多品種、小批量。

傳統大批量鈑金的製造一般採用衝壓模工藝,如較為複雜的汽車鈑金件,必須通過沖孔模→落料模→成形模→切斷模→壓臺模→折彎模等一系列衝壓工藝手段才能完成零件的成形。不僅開模成本高,而且工藝流程長,不適合小批量鈑金件的快速製造。

注:關於衝壓模工藝的部分文字摘錄自《金屬加工:冷加工》中的《汽車座椅鈑金件成形工藝性分析》一文。

(整體衝壓過程gif)

金属3D打印支撑多品种小批量的柔性化钣金生产

(連續彎曲模gif)

注:以上gif動圖引用自“5A模具教程網”,如果侵權請聯繫刪除

而在小批量鈑金製造方面,也有許多鈑金廠在引入激光切割、數控折彎的結合工藝,相對於傳統的衝壓模具成型,這種方式不需要開料模、衝壓模等,具有成本低、工期短的優勢,特別適合簡單結構的鈑金的快速生產。

金属3D打印支撑多品种小批量的柔性化钣金生产

(擺塊式工件彎曲gif)

注:以上gif動圖引用自“5A模具教程網”,如果侵權請聯繫刪除

然而,激光切割只能定位外形尺寸和孔心、孔位尺寸,折彎只能用於平面結構,因此,這種鈑金工藝在面對弧面、凹凸異形結構的鈑金件時,就會束手無策。

汽車座椅鈑金的小批量柔性製造

國內某汽車座椅公司,是一家專業從事汽車座椅研發、製造和銷售的公司,已經成為長安、吉利、長安福特、眾泰、長城等汽車主機廠一級配套商。他們的某款新品座椅在一週後就要做方案展示,卻遇到了核心鈑金件開模未完成、無零件可用的困難。

金属3D打印支撑多品种小批量的柔性化钣金生产

(鈑金件設計圖)

這套座椅鈑金件,厚度1.5~2.5mm,整套共78件,大部分具有筋肋、凹槽結構,激光切割+數控折彎的方式無法成型;而數銑受限於刀具影響一些邊角區域也無法完整還原零件設計,且數銑的加工效率不高。

重慶先臨(先臨三維子公司)作為金屬3D打印的專業服務中心,為該汽車座椅公司推薦了金屬3D打印快速小批量製造鈑金件的方案,經過數據分析後,採用316L不鏽鋼材料,三臺EP-M250設備(易加三維公司研製的金屬3D打印機)同時加工,以磁研磨的方式後處理,最終在7天內如期交付產品,且完整還原了座椅廠家的設計要求。

金属3D打印支撑多品种小批量的柔性化钣金生产
金属3D打印支撑多品种小批量的柔性化钣金生产金属3D打印支撑多品种小批量的柔性化钣金生产

(金屬3D打印完成的鈑金件)

從以上案例可以看出,金屬3D打印的柔性化鈑金生產,與其他小批量鈑金生產工藝之間的優勢對比:

金属3D打印支撑多品种小批量的柔性化钣金生产

消聲器複雜鈑金件的快速製造

我們再來看另外一個案例,可以對金屬3D打印柔性化鈑金生產獲得更加全面的認知。。

某通機廠需要製造一套消聲器,一共四個部件,外殼均勻厚度0.73mm,中間結構均勻厚度0.6mm。

金属3D打印支撑多品种小批量的柔性化钣金生产

(消聲器鈑金件設計圖)

這四個消聲器部件的鈑金結構複雜,無法用切割+折彎的方式生產,而壁厚過薄又不能用數銑方式加工。如果一定要生產,有兩個選擇,一是開模衝壓,二是金屬3D打印製造。

開模衝壓製造的精度及設計還原度高,但是需要開衝壓模具才能生產,而模具十分昂貴且週期頗長。金屬3D打印利用其成型優勢,從數據處理到產品交付可在3天內完成,而且同樣可以做到設計細節完整還原。

最終,客戶選擇了重慶先臨推薦的金屬3D打印的加工方式。3D打印完成的鈑金件,尺寸精度達到0.1mm級別,事實證明,在滿足交付質量的條件下大幅降低了加工成本與交期。

金属3D打印支撑多品种小批量的柔性化钣金生产金属3D打印支撑多品种小批量的柔性化钣金生产

(金屬3D打印完成的鈑金件)

行業展望

鈑金製造業是世界上發展最快的行業之一。近幾年,隨著新設備、新工藝的引進,我國的鈑金製造水平得到了很大提高。面對著產品多樣性以及小批量的客戶需求,鈑金的柔性化生產已經是大勢所趨。許多鈑金製造企業正在享受增材製造技術投資帶來的好處,併為他們的客戶創造更多價值,例如減少裝配步驟、實現極大的設計自由度、最小化時間和成本。


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