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关于3D打印的五个错误见解
发布时间:2019-10-29 16:24:11 【返回】

1、增材制造适合所有的企业


十年前,当 3D 打印刚刚流行起来时,该技术所提供的“无限可能性”让许多人感到震撼。3D 打印机将成为家居用品,登上资讯头条,并且无所不能打印。


Gartner企业将此称为“技术成熟度曲线”(Hype Cycle) 的起点。当发生技术突破时,最初的希望就会飙升。不幸的是,随着时间的流逝,随之而来的是大众对技术期待同样迅速的幻灭,尤其是当现实与前期过高的希望不符时。危险之处在于人们对 3D 打印机的过分夸大描绘信以为真,误以为只需按一下按钮就可以打印出大家在家中需要的一切物品。


现实情况是,该技术如今在专业工业应用中得到了蓬勃发展。该技术已经实现了制造工艺的变革,可生产轻量化、定制化的单个零部件。但企业仍需对是否应实施 AM 技术加以评定。首先,应就如何使用 AM 技术为组织机构进行充分讲解。应该控制大家对该技术的希望值。需要考虑到诸多要素,例如成本、设计、交付周期和 AM 技术对制造工艺的影响等。对于采用传统工艺制造的部件和 AM 部件,应该解决组装方面的兼容性问题。


2、增材制造仅适用于原型制作


快速原型制作是3D打印技术最早的应用之一,如今仍广泛使用。这一应用在研发领域中尤为实用,研发过程中可以对与成品具有相同材料属性的原型实行测试。该技术作为一种无工具化工艺,可使更改变得尤为方便快捷,并能够以最低的额外成本完成。


但 AM 技术只能用于快速原型制作则是一个常见误解。实际上,早些年间,由于计算机和激光器的性能有限,阻碍了 AM 技术发挥其应有的价值。


如今,颠覆以往设计和制造方式的愿望正在不断激发出更多的解决方案。例如,大家与密歇根大学合作研发了增材制造气管夹板,用于帮助一群幼儿治疗气管支气管软化症,又称为呼吸道塌陷的呼吸道疾病。AM 技术在制造过程中提供了出色的灵活性,以更少的材料实现了高度定制化的结构,有效避免了产品体积庞大的问题。


创新型气管夹板,依靠 EOS 技术采用聚己内酯 (PCL) 材料制造而成。图中左边所示为放在气管模型上的气管夹板


3、增材制造成本昂贵


考量制造成本的方法有两种。一种是着眼于短期的单位成本,另一种是着眼于大局并关注长期成本。


虽然AM 技术在过去十年中取得了很大进步,但就某些行业而言,相比于传统制造方法,AM 的确在零部件单位成本上仍有一定差距。尽管如此,随着生产率的提高,大家有信心使单位成本得以降低。


但是,大家来看看更重要的方面。正如我之前提到的,大家正在寻求对制造业的颠覆性变革。传统方法通常依赖于制模,就价格和时间而言,其成本可能很高。对于较小的生产数量而言该情况尤其突出,这使得“单件生产”几乎成为无法满足的需求。AM 技术通过消除对模具的需求扭转了这一局面,从而为小批量制造定制化产品创了广泛的可能性。曾被认为成本过高的解决方案现在值得再次研究。


以 Premium AEROTEC、EOS 与戴姆勒共同合作的项目 NextGenAM 为例。该工艺使用增材制造技术生产用于汽车和航空航天行业的铝制部件,成功降低了制造成本。制造流程是完全可扩缩的,生产线可以方便地复制以扩大车间产能。


4、3D打印没有设计限制,可以无限制复杂。


事实是,AM 技术所能实现的设计“并非可以无限复杂”。AM 技术制造的零部件仍会遇到设计限制。使用 AM 技术的设计师需要接受培训以充分了解技术的可行性和局限性,并学习如何成功设计、优化、构建和应用 AM 技术。


有 5 条 AM 设计规则需要遵循,包括需要注意壁厚和间隙尺寸。采用 AM 工艺制造的零部件在设计时应尽可能降低长宽比和表面分辨率,以确保生产周期稳定。因此,设计时应尽量避免非必要的复杂化,并且应始终牢记 5 条设计规则。


总之,与目前传统制造技术所面临的限制相比,AM 技术仍可对设计提供极高的自由度,可以实现诸多过去无法制造的应用。这形成了设计驱动型思维方式,即先将解决问题作为第一要务,然后再考虑基本的制造限制。


5、3D打印仅适合制造无需组织的小型部件


人们对 AM 技术存在的这一普遍误解是上述各项误解所共同造成的结果。如果人们认为 AM 技术既昂贵又仅适用于原型制造,那么他们误以为 AM 技术仅适用于小型部件就不难理解了。


当然,事实是现在有用于大型零部件的 3D打印 设备。打印房屋当前都可以实现。(图片来源网络,美国3D打印 24小时造出232平的房子


关于是否需要组装这一问题,应该探讨的问题是“组装是否有必要,而非能不能组装”。是的,AM 技术可以制造不需要组装的零部件,这样做的目的通常是为了使零部件更轻便或降低组装成本。



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