将3D打印集成到制造设备之前需要考虑的因素

2019-12-17 11:37:37


尽管增材制造或3D打印技术仍被认为是相对较新的技术,但近年来它在整个制造业中的多样化应用已急剧增长。3D打印机可以使用多种材料创建复杂的对象,包括塑料、陶瓷、钛、钢和合金。这种工艺的多功能性使其广泛用于打印从珠宝到复杂的机械零件等物体。3D打印技术的一些更高级的应用涉及蛋白质、食物甚至人体器官的创造。

在制造业中如何使用3D打印?
3D打印的出现为生产、工厂维护和研发开辟了广泛的可能性。现在许多制造商已经开始将3D打印应用于他们的运营中,大概有以下几种常见用法:

1原型制作
常规的原型制作方法包括使用专门的模具和工具,这可能既费时又昂贵。当3D打印技术在1980年代推出时,很多公司很快就意识到3D打印技术可以创建功能齐全且切实可行的模型来测试其最终产品。

根据Sculpteo进行的一项名为“3D打印的现状”的研究,2018年约有55%的3D打印用于原型制作。

2概念证明
概念证明涉及使用快速原型制作或增材制造技术来生产少量到中等数量的工作产品,然后再使用最终的工具批量生产它们。使用3D打印作为临时制造方法,公司可以更快地将设计推向市场,并快速修改组件以满足消费者的需求。概念证明还可以用于辅助产品升级,而无需为每个修改更改工具。

3设计
在某些应用中,传统的CNC加工和工具已被3D打印机取代,以进行全面设计。此外,3D打印制造还使以前无法通过传统机加工技术实现的复杂零件和组件成为可能。

这在制造过程的设计阶段创造了许多机会,引出了更多创新和高效的零部件。但是,设计师、工程师和制造商也需要知道,3D打印过程具有局限性。
 

将3D打印集成到制造过程中有什么好处呢?
采用任何新制造技术通常取决于成本,2014年,葡萄牙大众汽车公司在欧洲的Autoeuropa工厂将3D打印集成到他们的运营中,以生产用于装配线的定制工具和夹具。到2016年,该公司宣布,由于这项集成,仅在一家工厂就可每年节省16万美元。大众汽车公司预计,继续使用3D打印每年可节省高达25万美元的成本。

尽管大众汽车公司找到了一种将3D打印有效地集成到其日常运营中的方法,但与传统制造相比,该技术的成本取决于多个因素。通常,与大众汽车一样,使用3D打印机生产夹具、工具和固定装置效率更高,也更经济。

但是,对于大规模生产类似的、不可定制产品,传统的模具和工具可能更合适。传统制造技术通常会在模具、工具、固定装置等的采购和生产中产生较大的前期费用,但是,一旦产生了这些费用,传统制造技术(例如注塑)的单位成本和交货时间就会大大低于3D打印。

例如,乐高积木是使用ABS塑料通过注塑成型制造的。该公司报告说,它每年生产将近190亿块乐高积木,相当于每小时216万块,每分钟36,000块。这一生产速度远远超过了当前最先进的3D打印机的能力。

虽然3D打印对于像乐高这种需要大批量生产产品的公司不可行,但该技术可以为生产率相对较低的公司提供巨大的收益。

小批量生产的一些应用包括:
1、内部工具和设备的生产:夹具、框架和固定装置是一些可以使用3D打印机经济地生产的物品。
2、测试产品:可以经济有效地生产数量有限的产品,以测试特征、功能或性能。
3、按需或定制产品:当所需的产品数量较少时,可以以数字文件的方式进行存储,而不是储存在实物储藏室,从而减少或消除了库存成本。
4、创业企业:也可以为投资者或众筹对象生产数量有限的概念证明。

为制造设备集成3D打印技术之前需要考虑什么?
一旦您决定将3D打印机集成到您的制造操作中,接下来需要考虑的就是:那种是最适合您需求的打印机类型。你可能有几种类型的3D打印机选择,但熔融沉积建模(FDM)和立体光刻(SLA)打印机是最常见的,FDM是将材料熔化并分层沉积以创建数字图像的物理3D模型。塑料长丝通过加热的挤出机供给,熔融的塑料通过打印头精确地放置到打印层上。

FDM打印机的分辨率比其它3D打印机要低,因此,当加工表面的精度要求不高时,该技术非常理想。FDM还可以以相对较低的成本生产快速原型。而SLA打印机的工作原理是将装有光敏液体聚合物(或树脂)的容器暴露在紫外线激光束中。激光聚焦在不同的区域,使聚合物硬化以形成所需的形状。

SLA打印可创建比FDM打印机更高分辨率(平滑的表面)的对象。因此,它们更适合于精度和公差至关重要的应用。但是,通过SLA打印创建的对象的强度低于通过FDM方法生成的对象。此外,SLA打印机比他们的同行FDM更加昂贵。

购买3D打印机时需要评估供应商的声誉、竞争出口之间的价格、退货政策、打印机选择范围等。

3D打印的未来对于制造业来说似乎是充满希望的,这可以通过不断增长的市场份额和在各个行业中采用3D打印部件来证明。但是,制造商在将此技术集成到其运营中之前,应考虑诸如产量、制造成本和设备成本等因素。

 

来源:3D打印商情
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