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Nihonseiki Co Limited隸屬于GMC Holdings Group，而后者現(xiàn)在是日本最大的模具制造商之一。作為一家成熟的壓鑄模具制造商，Nihonseiki公司擁有百年的發(fā)展歷史，為1000多家日本和國際汽車制造商客戶提供設(shè)計(jì)、制造和壓鑄模具服務(wù)。近年來，公司創(chuàng)新戰(zhàn)略的一個(gè)核心要素是引入金屬增材制造工藝并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

初探增材制造工藝

事實(shí)上，Nihonseiki公司早在2015年就開始接觸增材制造工藝。當(dāng)時(shí)有一家汽車制造商就模具組件的一個(gè)部件與冷卻通道設(shè)計(jì)，與公司進(jìn)行了接觸。據(jù)公司董事總經(jīng)理Masato Matsubara解釋，起初他們只是處理一些后處理工藝，例如加工、拋光和熱處理由另一家公司使用金屬3D打印機(jī)增材制造的模具。之后，隨著公司獲得更多的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，逐漸過渡到可以自主設(shè)計(jì)冷卻通道的階段。

2017年，Nihonseiki公司進(jìn)行了一次大范圍的市場調(diào)查以評估使用金屬3D打印機(jī)的潛力，但當(dāng)時(shí)的客戶需求量較少，再加上可用于3D打印的金屬材料選擇有限，因此決定繼續(xù)外包相關(guān)的鑄造業(yè)務(wù)。那時(shí)，Nihonseiki公司就試圖用SKD61（熱作模具鋼，一種在模具制造中常用的合金工具鋼）代替馬氏體時(shí)效鋼。

SKD61比馬氏體時(shí)效鋼具有更好的堅(jiān)韌性和導(dǎo)熱性，用它可以生產(chǎn)出更薄的模具部件且不易斷裂，可有效延長模具組件的使用壽命。2021年初，Nihonseiki公司收到了GE Additive公司在日本授權(quán)銷售合作伙伴三菱公司Technos的提案，關(guān)于一種可用于金屬3D打印機(jī)的SKD61等效材料。

經(jīng)過調(diào)查評估，Nihonseiki公司決定購入兩臺(tái)GE Additive Concept Laser M2系統(tǒng)。今年，這家公司創(chuàng)建了一個(gè)支持金屬3D打印設(shè)計(jì)的完整系統(tǒng)，從制造到維護(hù)。迄今為止，該公司已經(jīng)為許多客戶提出、制造和交付了使用馬氏體時(shí)效鋼改善模芯內(nèi)部冷卻的解決方案，但現(xiàn)在正計(jì)劃全面轉(zhuǎn)向SKD61等效材料。

通道設(shè)計(jì)自由度，提高冷卻性能

Nihonseiki公司正在使用GE Additive金屬增材技術(shù)解決模具制造中冷卻通道的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在，公司可以生產(chǎn)包含任何形狀的冷卻通道模具，并實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)加工工藝無法加工成型的模具。采用增材制造生產(chǎn)的模具，提高了冷卻效率，使注射鋁不僅能均勻冷卻而且還能更快地縮短總循環(huán)時(shí)間。不僅提高了生產(chǎn)效率而且還提高了鑄件質(zhì)量。

鋁壓鑄模具注入加熱至660℃的液態(tài)鋁合金。讓鋁冷卻然后取出。提高生產(chǎn)效率需要減少冷卻模具和注射鋁所需的時(shí)間。這是通過在模具內(nèi)部創(chuàng)建冷卻通道循環(huán)冷卻劑并加速冷卻過程來實(shí)現(xiàn)的。減少模具冷卻時(shí)間意味著設(shè)計(jì)可以均勻冷卻整個(gè)模具的冷卻通道，但今天的傳統(tǒng)工藝仍然只能創(chuàng)建直通道。

如何更好地將增材制造融入模具設(shè)計(jì)是Nihonseiki公司面臨的一個(gè)關(guān)鍵問題。目前，在模具制造廠，是否可以將產(chǎn)品設(shè)計(jì)融入產(chǎn)品往往依賴于經(jīng)驗(yàn)判斷。在這種情況下，Nihonseiki公司的目標(biāo)是結(jié)合增材制造的設(shè)計(jì)自由度，實(shí)現(xiàn)制造周期的熱傳遞可視化，以展示冷卻分布的潛在改進(jìn)解決方案，可以提供高質(zhì)量和低成本的冷卻。未來，公司希望利用迄今為止積累的所有技術(shù)，如流動(dòng)模擬和力學(xué)性能計(jì)算的鑄造條件分析，站在制造業(yè)的最前沿。

重組強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，專攻增材制造和研發(fā)

Nihonseiki公司的母公司GMC Holdings Group，正在以一個(gè)結(jié)合每個(gè)實(shí)體的力量的框架打開增材制造業(yè)務(wù)的大門。Nihonseiki公司和另一家集團(tuán)下屬公司Dynamo則負(fù)責(zé)制造和銷售模具零件。當(dāng)前，集團(tuán)擁有3家公司200多臺(tái)機(jī)床，以及眾多優(yōu)秀的設(shè)計(jì)工程師和CAM工程師。它以“沒有我們不能制造的部分”為座右銘。
2021年8月，Nihonseiki公司成立了一家新公司Tooling Innovation，作為專門的增材制造和開發(fā)基地。該工廠能夠通過金屬3D打印進(jìn)行從前處理到后處理的連續(xù)生產(chǎn)。該設(shè)施還設(shè)有陳列室，向客戶介紹集團(tuán)的增材制造技術(shù)。該工廠作為實(shí)驗(yàn)室與擁有相似技術(shù)的制造商合作，并與相關(guān)公司創(chuàng)造新的制造方法，共同推進(jìn)增材制造技術(shù)。

如今，Nihonseiki公司已著眼于改變鋁壓鑄行業(yè)，并期望在未來將業(yè)務(wù)擴(kuò)展至其他領(lǐng)域。100年來，Nihonseiki公司一直在用模具行業(yè)的全新解決方案滿足客戶的需求?，F(xiàn)在，它也將通過增材制造改變模具行業(yè)關(guān)于模具可以是什么以及壓鑄可以實(shí)現(xiàn)什么的傳統(tǒng)觀念。