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3D打印會(huì)取代傳統(tǒng)制造業(yè)嗎?可能不會(huì)很快,但3D打印比傳統(tǒng)制造具有許多優(yōu)勢(shì),這使得增材制造工藝成為許多原型制作和工業(yè)應(yīng)用的理想選擇。
3D打印是一種增材制造(AM)技術(shù),一次構(gòu)建一層零件。與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比,它具有許多明顯的優(yōu)勢(shì),包括更快的生產(chǎn)時(shí)間和分布式供應(yīng)鏈。
在許多應(yīng)用中,3D打印能夠更快地交付零件,具有比傳統(tǒng)制造所能達(dá)到的相當(dāng)(或更高)的精度,并使用更具成本效益和可持續(xù)性的材料。
在這種情況下,自AM出現(xiàn)以來,3D打印是否會(huì)取代傳統(tǒng)制造的問題一直存在。這個(gè)問題沒有一個(gè)簡(jiǎn)短的答案,只是說雖然3D打印可能不會(huì)很快完全取代傳統(tǒng)系統(tǒng),但它在許多應(yīng)用中已經(jīng)超過了這些過程。
了解3D打印對(duì)制造有用甚至最佳的因素,使設(shè)計(jì)人員在開發(fā)產(chǎn)品和選擇制造工藝時(shí)做出更好的決策。在本文中,我們將介紹3D打印在一系列應(yīng)用和行業(yè)中的主要優(yōu)勢(shì)和好處。
3D打印的速度有多快?
3D打印的主要優(yōu)點(diǎn)之一是生產(chǎn)零件的速度。增材制造方法往往超過傳統(tǒng)工藝。借助 3D 打印,您可以上傳復(fù)雜的 CAD 模型和設(shè)計(jì),并立即開始打印。這里的好處是可以快速驗(yàn)證和發(fā)展設(shè)計(jì)理念。
在過去,可能需要幾天甚至幾周的時(shí)間才能收到原型,而3D打印在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)將模型交到設(shè)計(jì)師手中。例如,SLS(選擇性激光燒結(jié))可以在大約16小時(shí)內(nèi)同時(shí)打印包含數(shù)百個(gè)零件的完整構(gòu)建,包括加熱和冷卻所需的時(shí)間。
與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比,以中低批量生產(chǎn)功能性終端零件的能力提供了巨大的節(jié)省時(shí)間的優(yōu)勢(shì)(通常僅注塑模具的交貨時(shí)間可能長(zhǎng)達(dá)數(shù)周)。
同樣,3D打印基本上可以每天24小時(shí)使用。您可以在沒有操作員的情況下運(yùn)行3D打印機(jī),因此可以在設(shè)施的燈熄滅時(shí)打印您的夾具或固定裝置。堅(jiān)固的功能部件可以在打印后的第二天早上到達(dá)時(shí)準(zhǔn)備好進(jìn)行后處理或使用。
3D打印效率高嗎?一步制造
設(shè)計(jì)師最關(guān)心的問題之一是如何盡可能高效地制造零件,特別是在原型設(shè)計(jì)等對(duì)時(shí)間和預(yù)算敏感的階段。
在傳統(tǒng)制造中,零件在準(zhǔn)備就緒之前要經(jīng)過許多制造步驟。這些步驟的順序會(huì)影響設(shè)計(jì)的質(zhì)量和可制造性。3D打印只需一個(gè)步驟即可制造零件,顯著提高了從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的效率。
3D打印可以為您提供零件來驗(yàn)證您的設(shè)計(jì),同時(shí)使用幾乎100%的原始原料,而不是忍受很長(zhǎng)的交貨時(shí)間,從地球的另一端接收材料庫(kù)存,而浪費(fèi)了大量的材料(使用傳統(tǒng)和CNC系統(tǒng))。這樣,您就知道自己擁有正確的設(shè)計(jì)要快得多。
計(jì)算3D打印的成本取決于多種因素,包括機(jī)器本身的運(yùn)營(yíng)成本,材料和技術(shù)的選擇以及(最?。﹦趧?dòng)力成本。
大多數(shù)臺(tái)式3D打印機(jī)使用的功率與筆記本電腦相同。工業(yè)增材制造技術(shù)消耗大量能源來生產(chǎn)單個(gè)零件。然而,在一個(gè)步驟中產(chǎn)生復(fù)雜幾何形狀的能力可以提高效率和周轉(zhuǎn)時(shí)間。機(jī)器運(yùn)營(yíng)成本通常是制造總成本的最低貢獻(xiàn)者。
3D打印的材料成本因技術(shù)而異,但重要的是要注意它是零件成本的最大貢獻(xiàn)者。此外,可用于3D打印的材料范圍使得整齊地比較傳統(tǒng)制造和增材制造之間的成本具有挑戰(zhàn)性。
臺(tái)式FDM打印機(jī)使用每公斤售價(jià)約100元的線材,而SLA打印需要零售價(jià)約為每升200元的樹脂。SLS中使用的尼龍粉末每公斤成本約為400元,用于注塑成型的類似尼龍顆粒可以以每公斤50元的價(jià)格購(gòu)買。
歸根結(jié)底,您對(duì)材料的選擇將是決定3D打印零件成本的最重要因素。例如,如果您使用像Ultem這樣的優(yōu)質(zhì)高熱材料,您將為組件支付相當(dāng)多的費(fèi)用。使用尼龍粉末的以生產(chǎn)為中心的工藝最終將更加實(shí)惠。
3D打印的主要優(yōu)點(diǎn)之一是勞動(dòng)力成本低。撇開后處理不談,大多數(shù)3D打印機(jī)只需要操作員上傳CAD文件并開始打印。然后,機(jī)器遵循完全自動(dòng)化的過程來生產(chǎn)零件.3D在許多情況下,打印不需要高技能的機(jī)械師和專業(yè)操作員,這使得勞動(dòng)力成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)制造。
對(duì)于驗(yàn)證形狀和擬合度的原型的生產(chǎn),3D打印比其他制造方法(如注塑成型)便宜得多。對(duì)于制造一次性功能部件來說,它通常具有成本競(jìng)爭(zhēng)力。隨著產(chǎn)量的增加,傳統(tǒng)的制造技術(shù)變得更加具有成本效益,并且大量的生產(chǎn)證明了高設(shè)置成本的合理性,盡管使用SLS和MJF等工藝,這種情況可能很快就會(huì)改變。