將3D打印集成到制造設(shè)備之前需要考慮的因素

來(lái)源：3D打印商情

盡管增材制造或3D打印技術(shù)仍被認(rèn)為是相對(duì)較新的技術(shù)，但近年來(lái)它在整個(gè)制造業(yè)中的多樣化應(yīng)用已急劇增長(zhǎng)。3D打印機(jī)可以使用多種材料創(chuàng)建復(fù)雜的對(duì)象，包括塑料、陶瓷、鈦、鋼和合金。這種工藝的多功能性使其廣泛用于打印從珠寶到復(fù)雜的機(jī)械零件等物體。3D打印技術(shù)的一些更高級(jí)的應(yīng)用涉及蛋白質(zhì)、食物甚至人體器官的創(chuàng)造。

在制造業(yè)中如何使用3D打印？
3D打印的出現(xiàn)為生產(chǎn)、工廠維護(hù)和研發(fā)開(kāi)辟了廣泛的可能性。現(xiàn)在許多制造商已經(jīng)開(kāi)始將3D打印應(yīng)用于他們的運(yùn)營(yíng)中，大概有以下幾種常見(jiàn)用法：

1原型制作
常規(guī)的原型制作方法包括使用專門的模具和工具，這可能既費(fèi)時(shí)又昂貴。當(dāng)3D打印技術(shù)在1980年代推出時(shí)，很多公司很快就意識(shí)到3D打印技術(shù)可以創(chuàng)建功能齊全且切實(shí)可行的模型來(lái)測(cè)試其最終產(chǎn)品。

根據(jù)Sculpteo進(jìn)行的一項(xiàng)名為“3D打印的現(xiàn)狀”的研究，2018年約有55％的3D打印用于原型制作。

2概念證明
概念證明涉及使用快速原型制作或增材制造技術(shù)來(lái)生產(chǎn)少量到中等數(shù)量的工作產(chǎn)品，然后再使用最終的工具批量生產(chǎn)它們。使用3D打印作為臨時(shí)制造方法，公司可以更快地將設(shè)計(jì)推向市場(chǎng)，并快速修改組件以滿足消費(fèi)者的需求。概念證明還可以用于輔助產(chǎn)品升級(jí)，而無(wú)需為每個(gè)修改更改工具。

3設(shè)計(jì)
在某些應(yīng)用中，傳統(tǒng)的CNC加工和工具已被3D打印機(jī)取代，以進(jìn)行全面設(shè)計(jì)。此外，3D打印制造還使以前無(wú)法通過(guò)傳統(tǒng)機(jī)加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜零件和組件成為可能。

這在制造過(guò)程的設(shè)計(jì)階段創(chuàng)造了許多機(jī)會(huì)，引出了更多創(chuàng)新和高效的零部件。但是，設(shè)計(jì)師、工程師和制造商也需要知道，3D打印過(guò)程具有局限性。

將3D打印集成到制造過(guò)程中有什么好處呢？
采用任何新制造技術(shù)通常取決于成本，2014年，葡萄牙大眾汽車公司在歐洲的Autoeuropa工廠將3D打印集成到他們的運(yùn)營(yíng)中，以生產(chǎn)用于裝配線的定制工具和夾具。到2016年，該公司宣布，由于這項(xiàng)集成，僅在一家工廠就可每年節(jié)省16萬(wàn)美元。大眾汽車公司預(yù)計(jì)，繼續(xù)使用3D打印每年可節(jié)省高達(dá)25萬(wàn)美元的成本。

盡管大眾汽車公司找到了一種將3D打印有效地集成到其日常運(yùn)營(yíng)中的方法，但與傳統(tǒng)制造相比，該技術(shù)的成本取決于多個(gè)因素。通常，與大眾汽車一樣，使用3D打印機(jī)生產(chǎn)夾具、工具和固定裝置效率更高，也更經(jīng)濟(jì)。

但是，對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)類似的、不可定制產(chǎn)品，傳統(tǒng)的模具和工具可能更合適。傳統(tǒng)制造技術(shù)通常會(huì)在模具、工具、固定裝置等的采購(gòu)和生產(chǎn)中產(chǎn)生較大的前期費(fèi)用，但是，一旦產(chǎn)生了這些費(fèi)用，傳統(tǒng)制造技術(shù)（例如注塑）的單位成本和交貨時(shí)間就會(huì)大大低于3D打印。

例如，樂(lè)高積木是使用ABS塑料通過(guò)注塑成型制造的。該公司報(bào)告說(shuō)，它每年生產(chǎn)將近190億塊樂(lè)高積木，相當(dāng)于每小時(shí)216萬(wàn)塊，每分鐘36,000塊。這一生產(chǎn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了當(dāng)前最先進(jìn)的3D打印機(jī)的能力。

雖然3D打印對(duì)于像樂(lè)高這種需要大批量生產(chǎn)產(chǎn)品的公司不可行，但該技術(shù)可以為生產(chǎn)率相對(duì)較低的公司提供巨大的收益。

小批量生產(chǎn)的一些應(yīng)用包括：
1、內(nèi)部工具和設(shè)備的生產(chǎn)：夾具、框架和固定裝置是一些可以使用3D打印機(jī)經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)的物品。
2、測(cè)試產(chǎn)品：可以經(jīng)濟(jì)有效地生產(chǎn)數(shù)量有限的產(chǎn)品，以測(cè)試特征、功能或性能。
3、按需或定制產(chǎn)品：當(dāng)所需的產(chǎn)品數(shù)量較少時(shí)，可以以數(shù)字文件的方式進(jìn)行存儲(chǔ)，而不是儲(chǔ)存在實(shí)物儲(chǔ)藏室，從而減少或消除了庫(kù)存成本。
4、創(chuàng)業(yè)企業(yè)：也可以為投資者或眾籌對(duì)象生產(chǎn)數(shù)量有限的概念證明。

為制造設(shè)備集成3D打印技術(shù)之前需要考慮什么？
一旦您決定將3D打印機(jī)集成到您的制造操作中，接下來(lái)需要考慮的就是：那種是最適合您需求的打印機(jī)類型。你可能有幾種類型的3D打印機(jī)選擇，但熔融沉積建模（FDM）和立體光刻（SLA）打印機(jī)是最常見(jiàn)的，F(xiàn)DM是將材料熔化并分層沉積以創(chuàng)建數(shù)字圖像的物理3D模型。塑料長(zhǎng)絲通過(guò)加熱的擠出機(jī)供給，熔融的塑料通過(guò)打印頭精確地放置到打印層上。

FDM打印機(jī)的分辨率比其它3D打印機(jī)要低，因此，當(dāng)加工表面的精度要求不高時(shí)，該技術(shù)非常理想。FDM還可以以相對(duì)較低的成本生產(chǎn)快速原型。而SLA打印機(jī)的工作原理是將裝有光敏液體聚合物（或樹(shù)脂）的容器暴露在紫外線激光束中。激光聚焦在不同的區(qū)域，使聚合物硬化以形成所需的形狀。

SLA打印可創(chuàng)建比FDM打印機(jī)更高分辨率（平滑的表面）的對(duì)象。因此，它們更適合于精度和公差至關(guān)重要的應(yīng)用。但是，通過(guò)SLA打印創(chuàng)建的對(duì)象的強(qiáng)度低于通過(guò)FDM方法生成的對(duì)象。此外，SLA打印機(jī)比他們的同行FDM更加昂貴。

購(gòu)買3D打印機(jī)時(shí)需要評(píng)估供應(yīng)商的聲譽(yù)、競(jìng)爭(zhēng)出口之間的價(jià)格、退貨政策、打印機(jī)選擇范圍等。

3D打印的未來(lái)對(duì)于制造業(yè)來(lái)說(shuō)似乎是充滿希望的，這可以通過(guò)不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)份額和在各個(gè)行業(yè)中采用3D打印部件來(lái)證明。但是，制造商在將此技術(shù)集成到其運(yùn)營(yíng)中之前，應(yīng)考慮諸如產(chǎn)量、制造成本和設(shè)備成本等因素。