增材制造與其他生產(chǎn)方法互補的 8 個理由

魔猴君  知識堂   4小時前

在制造業(yè)領域，新技術的整合是在日益苛刻和充滿活力的全球市場中保持競爭力的支柱。采用新工具通常旨在提高效率、減少時間和成本以及改進制造的零件。例如，增材制造正在作為一種變革性技術集成到使用完善的傳統(tǒng)工藝的行業(yè)中。無論是作為補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、設計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與倫比的。創(chuàng)新和適應現(xiàn)代要求的需求正在推動增材制造等工藝改進技術的采用。了解兩全其美的重要性，我們在此探討增材制造與其他生產(chǎn)方法相輔相成的 8 個原因。

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。它允許您想象多次迭代，以便在批量生產(chǎn)最終零件之前驗證設計。增材制造是設計原型的理想工具。由于其靈活性，這些產(chǎn)品可以以較低的成本制造，無需現(xiàn)有工具，而且速度相對較快。許多公司依靠 3D 打印來驗證他們的概念，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)制造中因反復試驗而產(chǎn)生的浪費。通過利用增材制造提供的設計靈活性，可以優(yōu)化資源利用并最大限度地減少浪費。切削加工等減材技術的情況并非如此。這種方法與按需制造的能力相結合，還消除了對大量庫存的需求，并最大限度地減少了與生產(chǎn)過剩相關的浪費。

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雜幾何形狀（例如冷卻通道）的模具，因此可以實現(xiàn)更好的熱量分布并加快零件的冷卻時間。另一方面，功能性模具設計可以輕松快速地創(chuàng)建，而傳統(tǒng)模具制造需要數(shù)周甚至數(shù)月的時間，具體取決于模具的復雜程度。

3D 打印加速并優(yōu)化注塑模具的生產(chǎn)（照片來源：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雜而詳細設計的模型，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)時間，而且消除了對模具等昂貴工具的需求。此外，利用 3D 技術，可以快速迭代模型設計，從而在進入成型階段之前更容易進行調整。因此，這種方法結合了數(shù)字設計的靈活性和傳統(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（通常由硬質合金刀片制成）會因切削過程中產(chǎn)生的熱量而快速磨損。它們也很難通過機械加工制造。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、效率和可重復性的關鍵工具。通過增材制造，可以更快地生產(chǎn)夾具和夾具，并進行定制，以滿足每個工藝的特定需求。這些包括例如鉆孔夾具、固定裝置、焊接夾具和模具等。因此，可以打印一個焊接夾具，保證復雜組件中零件的精確定位，最大限度地減少人為錯誤并最大限度地提高可重復性。這在汽車和航空航天等行業(yè)特別有用，這些行業(yè)的精度對于產(chǎn)品功能和安全性至關重要。

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

6：組合材料

將增材制造集成到傳統(tǒng)工藝中的另一個原因是在制造過程中可以在單個零件中使用多種材料。 3D 打印可以更輕松地使用合金、陶瓷或增強聚合物等先進材料來創(chuàng)建使用傳統(tǒng)方法難以實現(xiàn)的復雜內部結構或定制組件。

通過混合制造，可以在制造過程中組合材料，例如當產(chǎn)品在一個區(qū)域而不是整個零件需要熱量或拉伸強度時。通過遵循此程序，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)濟的材料，而不會改變最終質量。

7：維修和保養(yǎng)

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

此外，集中能量沉積(DED) 3D 打印工藝允許通過僅在受損區(qū)域添加材料來修復金屬部件，同時保留結構的其余部分。這在零件昂貴或交貨時間長的應用中特別有用。隨著時間的推移，這不僅可以降低成本，還可以避免過早處置可修復的工具或設備，從而最大限度地減少浪費。

DED技術可以將金屬或鋁合金應用到您需要的零件上。

8：更快的上市時間

通過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。 3D 打印原型使公司能夠比傳統(tǒng)方法更快、更經(jīng)濟高效地驗證和測試設計，從而顯著縮短產(chǎn)品開發(fā)時間。利用這種技術，公司可以經(jīng)濟高效地生產(chǎn)小批量產(chǎn)品，同時等待大規(guī)模生產(chǎn)設施準備投入運營。

編譯整理：3dnatives