增材制造與其他生產(chǎn)方法互補(bǔ)的 8 個(gè)理由

魔猴君  知識(shí)堂   2天前

在制造業(yè)領(lǐng)域，新技術(shù)的整合是在日益苛刻和充滿活力的全球市場(chǎng)中保持競(jìng)爭(zhēng)力的支柱。采用新工具通常旨在提高效率、減少時(shí)間和成本以及改進(jìn)制造的零件。例如，增材制造正在作為一種變革性技術(shù)集成到使用完善的傳統(tǒng)工藝的行業(yè)中。無(wú)論是作為補(bǔ)充工具還是在混合系統(tǒng)中，3D 打印都與傳統(tǒng)方法兼容。

傳統(tǒng)制造仍然是大規(guī)模生產(chǎn)的方法，但它面臨著可持續(xù)性、設(shè)計(jì)靈活性和材料效率方面的挑戰(zhàn)。盡管如此，其以低成本大量生產(chǎn)的能力在許多情況下仍然是無(wú)與倫比的。創(chuàng)新和適應(yīng)現(xiàn)代要求的需求正在推動(dòng)增材制造等工藝改進(jìn)技術(shù)的采用。了解兩全其美的重要性，我們?cè)诖颂接懺霾闹圃炫c其他生產(chǎn)方法相輔相成的 8 個(gè)原因。

1：快速原型制作

與傳統(tǒng)制造方法相比，快速原型制造具有多種優(yōu)勢(shì)。它允許您想象多次迭代，以便在批量生產(chǎn)最終零件之前驗(yàn)證設(shè)計(jì)。增材制造是設(shè)計(jì)原型的理想工具。由于其靈活性，這些產(chǎn)品可以以較低的成本制造，無(wú)需現(xiàn)有工具，而且速度相對(duì)較快。許多公司依靠 3D 打印來(lái)驗(yàn)證他們的概念，然后再選擇另一種更合適的制造方法。此外，快速原型制作有助于減少傳統(tǒng)制造中因反復(fù)試驗(yàn)而產(chǎn)生的浪費(fèi)。通過(guò)利用增材制造提供的設(shè)計(jì)靈活性，可以優(yōu)化資源利用并最大限度地減少浪費(fèi)。切削加工等減材技術(shù)的情況并非如此。這種方法與按需制造的能力相結(jié)合，還消除了對(duì)大量庫(kù)存的需求，并最大限度地減少了與生產(chǎn)過(guò)剩相關(guān)的浪費(fèi)。

2：更高效的模具

3D 打印使得制造用于注射成型等工藝的模具成為可能。由于可以打印具有復(fù)雜幾何形狀（例如冷卻通道）的模具，因此可以實(shí)現(xiàn)更好的熱量分布并加快零件的冷卻時(shí)間。另一方面，功能性模具設(shè)計(jì)可以輕松快速地創(chuàng)建，而傳統(tǒng)模具制造需要數(shù)周甚至數(shù)月的時(shí)間，具體取決于模具的復(fù)雜程度。

3D 打印加速并優(yōu)化注塑模具的生產(chǎn)（照片來(lái)源：Protolabs Network）

3：用于脫蠟鑄造的 3D 打印模型

失蠟鑄造是制造高精度零件的傳統(tǒng)工藝。 3D 打印可以用蠟或可澆鑄樹脂制作具有復(fù)雜而詳細(xì)設(shè)計(jì)的模型，而使用傳統(tǒng)方法很難制造這些模型。最終，這不僅減少了生產(chǎn)時(shí)間，而且消除了對(duì)模具等昂貴工具的需求。此外，利用 3D 技術(shù)，可以快速迭代模型設(shè)計(jì)，從而在進(jìn)入成型階段之前更容易進(jìn)行調(diào)整。因此，這種方法結(jié)合了數(shù)字設(shè)計(jì)的靈活性和傳統(tǒng)制造的精度。

4：切削刀具的優(yōu)化

除了改進(jìn)最終零件之外，增材制造還有助于優(yōu)化傳統(tǒng)模具本身。銑削刀具（通常由硬質(zhì)合金刀片制成）會(huì)因切削過(guò)程中產(chǎn)生的熱量而快速磨損。它們也很難通過(guò)機(jī)械加工制造。使用 3D 打印，可以創(chuàng)建具有自定義幾何形狀和內(nèi)部冷卻通道的刀具，將熱量散發(fā)到切削區(qū)域，從而顯著延長(zhǎng)刀具壽命和性能。

5：夾具和制造夾具

在制造業(yè)中，夾具和固定裝置是旨在提高工藝精度、效率和可重復(fù)性的關(guān)鍵工具。通過(guò)增材制造，可以更快地生產(chǎn)夾具和夾具，并進(jìn)行定制，以滿足每個(gè)工藝的特定需求。這些包括例如鉆孔夾具、固定裝置、焊接夾具和模具等。因此，可以打印一個(gè)焊接夾具，保證復(fù)雜組件中零件的精確定位，最大限度地減少人為錯(cuò)誤并最大限度地提高可重復(fù)性。這在汽車和航空航天等行業(yè)特別有用，這些行業(yè)的精度對(duì)于產(chǎn)品功能和安全性至關(guān)重要。

夾具和固定裝置確保傳統(tǒng)制造的精度（照片來(lái)源：Parts to go）

6：組合材料

將增材制造集成到傳統(tǒng)工藝中的另一個(gè)原因是在制造過(guò)程中可以在單個(gè)零件中使用多種材料。 3D 打印可以更輕松地使用合金、陶瓷或增強(qiáng)聚合物等先進(jìn)材料來(lái)創(chuàng)建使用傳統(tǒng)方法難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)或定制組件。

通過(guò)混合制造，可以在制造過(guò)程中組合材料，例如當(dāng)產(chǎn)品在一個(gè)區(qū)域而不是整個(gè)零件需要熱量或拉伸強(qiáng)度時(shí)。通過(guò)遵循此程序，生產(chǎn)商可以為需要的零件使用特定材料，并為零件的其余部分使用更經(jīng)濟(jì)的材料，而不會(huì)改變最終質(zhì)量。

7：維修和保養(yǎng)

3D 打印還通過(guò)提供快速高效的解決方案來(lái)延長(zhǎng)工具和組件的使用壽命，從而為傳統(tǒng)制造的維護(hù)、維修和售后市場(chǎng)做出貢獻(xiàn)。例如，通過(guò)逆向工程，可以通過(guò) 3D 掃描分析物理零件，創(chuàng)建可轉(zhuǎn)換為 CAD 模型的數(shù)字副本。然后可以修改或復(fù)制該模型以恢復(fù)過(guò)時(shí)或難以找到的零件，從而避免與更換相關(guān)的較長(zhǎng)交貨時(shí)間和較高成本。

此外，集中能量沉積(DED) 3D 打印工藝允許通過(guò)僅在受損區(qū)域添加材料來(lái)修復(fù)金屬部件，同時(shí)保留結(jié)構(gòu)的其余部分。這在零件昂貴或交貨時(shí)間長(zhǎng)的應(yīng)用中特別有用。隨著時(shí)間的推移，這不僅可以降低成本，還可以避免過(guò)早處置可修復(fù)的工具或設(shè)備，從而最大限度地減少浪費(fèi)。

DED技術(shù)可以將金屬或鋁合金應(yīng)用到您需要的零件上。

8：更快的上市時(shí)間

通過(guò)利用增材制造快速創(chuàng)建原型的能力，可以更快地將產(chǎn)品推向市場(chǎng)。 3D 打印原型使公司能夠比傳統(tǒng)方法更快、更經(jīng)濟(jì)高效地驗(yàn)證和測(cè)試設(shè)計(jì)，從而顯著縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間。利用這種技術(shù)，公司可以經(jīng)濟(jì)高效地生產(chǎn)小批量產(chǎn)品，同時(shí)等待大規(guī)模生產(chǎn)設(shè)施準(zhǔn)備投入運(yùn)營(yíng)。

編譯整理：3dnatives