“增”還是“減”？揭秘增材制造三大場景

來源：Stratasys

數(shù)控加工作為一種常見的制造工藝，一直以來被視為全球傳統(tǒng)工業(yè)制造商的主流技術(shù)。數(shù)控機(jī)床對(duì)金屬采取精準(zhǔn)的“減法”加工，即通過移除材料而非添加材料來制造零部件。

但如果使用“加法”代替“減法”能否獲得更好、更快的結(jié)果呢？何不嘗試使用3D打印增材制造技術(shù)，它是否經(jīng)濟(jì)可行呢？

數(shù)控銑削、車床，或是增材制造3D打印，盡管使用哪種方式更適合制造模具仍存在爭議，但在制造零部件、工具和成型模具時(shí)，3D打印呈現(xiàn)出三個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)定制零部件及模具需要特殊規(guī)格設(shè)計(jì)

增材制造促進(jìn)了定制工具的生產(chǎn)——使其更快捷、更便宜。例如，增材制造已代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法用于定制金屬成型模具和折彎機(jī)模具的生產(chǎn)。傳統(tǒng)方法使用A2、D2或4140工具鋼制造零部件，可從不同制造商處獲取標(biāo)準(zhǔn)幾何形狀的現(xiàn)成模具。然而，如果需要定制模具，這種方法就不夠理想。

對(duì)定制模具的需求，往往出現(xiàn)在設(shè)計(jì)階段完成貼合和功能測試之后。它通常在計(jì)劃之外，因此其所需的特定材料可能需要很長的準(zhǔn)備時(shí)間且不容易獲得。這會(huì)影響設(shè)計(jì)過程，進(jìn)而導(dǎo)致成本的增加。

而增材制造技術(shù)在定制模具的制造成本和生產(chǎn)工期方面都更有優(yōu)勢(shì)。

增材制造技術(shù)，使用的熔融層積成型（FDM）3D打印機(jī)可代替數(shù)控加工技術(shù)生產(chǎn)定制金屬成型模具。對(duì)于100-500套的加工量，這無疑是更好的選擇。此外，F(xiàn)DM還非常適合制作金屬薄板偏移和擴(kuò)口模具，速度更快、浪費(fèi)更少。增材制造相較傳統(tǒng)加工方法節(jié)省了時(shí)間和成本。

當(dāng)零部件包含復(fù)雜的規(guī)格設(shè)計(jì)

像是定制模具或制動(dòng)工具，其零部件往往包含更為復(fù)雜的幾何形狀。

增材制造正是這種復(fù)雜零部件的理想選擇。它允許使用不同設(shè)計(jì)和復(fù)雜幾何形狀對(duì)零部件進(jìn)行多次迭代。在制造模具時(shí)，可打印特定數(shù)量的材料、遵循復(fù)雜的圖案、對(duì)可用材料進(jìn)行優(yōu)化使用，并以更快的速度進(jìn)行生產(chǎn)。而數(shù)控加工所需的材料準(zhǔn)備時(shí)間更長、對(duì)可用材料的利用率更低，且速度不如3D打印。

使用增材制造技術(shù)并選擇合適的打印機(jī)，即可在中等規(guī)模生產(chǎn)中以更少的時(shí)間和精力實(shí)現(xiàn)復(fù)雜幾何形狀。

比如，Stratasys FDM技術(shù)就可打印多種高強(qiáng)度熱塑性塑料，這些材料可承受金屬薄板的成型壓力。它以增材工藝制造生產(chǎn)工具，還可進(jìn)行批量生產(chǎn)。

當(dāng)零部件需要標(biāo)簽

使用增材制造或3D打印的另一顯著優(yōu)勢(shì)在于可以通過3D打印機(jī)為零部件打印特定的標(biāo)簽。

如今，維護(hù)和追蹤零部件庫存至關(guān)重要。為零部件貼上包含關(guān)鍵信息的條形碼或標(biāo)簽有助于進(jìn)行精細(xì)化庫存管理。然而，這一動(dòng)作有時(shí)需要一個(gè)單獨(dú)的工序，即先打印標(biāo)簽再貼在零部件上。它作為一個(gè)輔助工序，通常與零部件的制造是分開的。

依托3D打印的精細(xì)功能，零部件可以直接打印條形碼和其他特定信息，并將其納入生產(chǎn)過程。更有甚者，零部件的標(biāo)簽還可以進(jìn)行“隱形”處理且無法消除，通過紅外設(shè)備可對(duì)其掃描或識(shí)別。這便是增材制造代替數(shù)控加工或其他金屬成型工藝的又一個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)然，數(shù)控技術(shù)和增材制造各有千秋。數(shù)控加工一直以來都是制造零部件的可行方法，未來也將繼續(xù)使用。3D打印帶來的是傳統(tǒng)制造技術(shù)難以媲美的優(yōu)勢(shì)，使用3D打印可將制造成本和零部件生產(chǎn)時(shí)間大幅減少。