將3D打印集成到制造設備之前需要考慮的因素

來源：3D打印商情

盡管增材制造或3D打印技術仍被認為是相對較新的技術，但近年來它在整個制造業(yè)中的多樣化應用已急劇增長。3D打印機可以使用多種材料創(chuàng)建復雜的對象，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雜的機械零件等物體。3D打印技術的一些更高級的應用涉及蛋白質、食物甚至人體器官的創(chuàng)造。

在制造業(yè)中如何使用3D打��？
3D打印的出現(xiàn)為生產、工廠維護和研發(fā)開辟了廣泛的可能性�，F(xiàn)在許多制造商已經開始將3D打印應用于他們的運營中，大概有以下幾種常見用法：

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，這可能既費時又昂貴。當3D打印技術在1980年代推出時，很多公司很快就意識到3D打印技術可以創(chuàng)建功能齊全且切實可行的模型來測試其最終產品。

根據(jù)Sculpteo進行的一項名為“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來生產少量到中等數(shù)量的工作產品，然后再使用最終的工具批量生產它們。使用3D打印作為臨時制造方法，公司可以更快地將設計推向市場，并快速修改組件以滿足消費者的需求。概念證明還可以用于輔助產品升級，而無需為每個修改更改工具。

3設計
在某些應用中，傳統(tǒng)的CNC加工和工具已被3D打印機取代，以進行全面設計。此外，3D打印制造還使以前無法通過傳統(tǒng)機加工技術實現(xiàn)的復雜零件和組件成為可能。

這在制造過程的設計階段創(chuàng)造了許多機會，引出了更多創(chuàng)新和高效的零部件。但是，設計師、工程師和制造商也需要知道，3D打印過程具有局限性。

將3D打印集成到制造過程中有什么好處呢？
采用任何新制造技術通常取決于成本，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營中，以生產用于裝配線的定制工具和夾具。到2016年，該公司宣布，由于這項集成，僅在一家工廠就可每年節(jié)省16萬美元。大眾汽車公司預計，繼續(xù)使用3D打印每年可節(jié)省高達25萬美元的成本。

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營中的方法，但與傳統(tǒng)制造相比，該技術的成本取決于多個因素。通常，與大眾汽車一樣，使用3D打印機生產夾具、工具和固定裝置效率更高，也更經濟。

但是，對于大規(guī)模生產類似的、不可定制產品，傳統(tǒng)的模具和工具可能更合適。傳統(tǒng)制造技術通常會在模具、工具、固定裝置等的采購和生產中產生較大的前期費用，但是，一旦產生了這些費用，傳統(tǒng)制造技術（例如注塑）的單位成本和交貨時間就會大大低于3D打印。

例如，樂高積木是使用ABS塑料通過注塑成型制造的。該公司報告說，它每年生產將近190億塊樂高積木，相當于每小時216萬塊，每分鐘36,000塊。這一生產速度遠遠超過了當前最先進的3D打印機的能力。

雖然3D打印對于像樂高這種需要大批量生產產品的公司不可行，但該技術可以為生產率相對較低的公司提供巨大的收益。

小批量生產的一些應用包括：
1、內部工具和設備的生產：夾具、框架和固定裝置是一些可以使用3D打印機經濟地生產的物品。
2、測試產品：可以經濟有效地生產數(shù)量有限的產品，以測試特征、功能或性能。
3、按需或定制產品：當所需的產品數(shù)量較少時，可以以數(shù)字文件的方式進行存儲，而不是儲存在實物儲藏室，從而減少或消除了庫存成本。
4、創(chuàng)業(yè)企業(yè)：也可以為投資者或眾籌對象生產數(shù)量有限的概念證明。

為制造設備集成3D打印技術之前需要考慮什么？
一旦您決定將3D打印機集成到您的制造操作中，接下來需要考慮的就是：那種是最適合您需求的打印機類型。你可能有幾種類型的3D打印機選擇，但熔融沉積建模（FDM）和立體光刻（SLA）打印機是最常見的，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。塑料長絲通過加熱的擠出機供給，熔融的塑料通過打印頭精確地放置到打印層上。

FDM打印機的分辨率比其它3D打印機要低，因此，當加工表面的精度要求不高時，該技術非常理想。FDM還可以以相對較低的成本生產快速原型。而SLA打印機的工作原理是將裝有光敏液體聚合物（或樹脂）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打印機更高分辨率（平滑的表面）的對象。因此，它們更適合于精度和公差至關重要的應用。但是，通過SLA打印創(chuàng)建的對象的強度低于通過FDM方法生成的對象。此外，SLA打印機比他們的同行FDM更加昂貴。

購買3D打印機時需要評估供應商的聲譽、競爭出口之間的價格、退貨政策、打印機選擇范圍等。

3D打印的未來對于制造業(yè)來說似乎是充滿希望的，這可以通過不斷增長的市場份額和在各個行業(yè)中采用3D打印部件來證明。但是，制造商在將此技術集成到其運營中之前，應考慮諸如產量、制造成本和設備成本等因素。