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3D打印的优势与应用
发布日期: 2022-04-13
阅读数: 99

  基于3D打印技能,规划人员现已能够对产品的内部结构进行精密操控以取得最佳作用。例如,用晶格或蜂窝状内部结构取代一个整块,能够在减轻产品分量的一起又不牺牲强度。

  此外,研讨人员正在研讨一系列技能来操控打印件的功用,乃至能对金属的微观晶体结构精密操控,这将在本质上改动资料的底层原子和分子排列。例如,传统的金属铸锻技能(即受压成型)需要金属从外至内冷却,而金属3D打印采用快速凝固,然后导致更均匀的微观结构。因而,工程师能够操控成品的强度、硬度、弹性、灵活性和耐压力。

  就某些资料而言,3D打印不只是较好的挑选,更是理想的出产方法。钛就是一个比方──分量轻、强度(密度)比钢强、比不锈钢更耐腐蚀。事实上,在许多运用场合,钛都是近乎完美的金属挑选。然而,除了本钱较高外,钛的首要缺点是:在切开进程中简略硬化,这导致刀具磨损严峻;在焊接进程中,又简略受到污染,这导致焊接点简略掉落。而3D打印技能却能够很好地对钛进行驾驭──由于此时的钛已成为了一堆很细的粉末,只需不断地增加烧结即可,不存在任何加工问题,既不需要切开也不需要焊接。

  本钱优势

  以前你要找个工厂,让它为你出产一把你自己规划的锤子,首要你至少要为此支付5~10万元的开模费用。如果产量低于一百,则单件的价格高达几百元。因而,如果仅做一把或几把锤子,本钱将是无比昂扬的。但是,对3D打印机而言,无论是出产一件产品仍是一千件产品,设备本钱都是相同的。

  此外,3D打印和传统制作业的另一个区别在于产品的形成进程。传统制作进程一般运用消减的做法,包含研磨、铸造、弯曲、成型、切开、铣削、焊接、黏接、装配等。整个进程中会浪费许多原资料,一起在金属加热和再加热的进程中产生很多的能源消耗。

  与此相反,3D打印技能在小批量打印方面现已表现出了显著的价值。首要无须收购各式各样的机床,如车床、铣床、磨床等,这就省去了一大笔设备收购、维护费用。一起,由于是有操控地一层层增加资料,加工废料也大大削减,能够留下90%的原资料。以国外某个制作厂为例,经过运用3D打印(采用熔融堆积成型办法,即FDM)定制注塑模型的某个特别部件,制作本钱由10 000美元降至600美元,出产时刻从4周削减到24小时,且分量减轻了70%~90%。

  更重要的是,3D打印技能在样件规划制作上优势明显,省去模具制作的进程,在提升研制速度的一起,降低了研制失败的本钱。当然,3D打印技能也可作为大规模出产的辅助东西,比方模具和其他东西的制作,用传统加工办法一般需要为大规模出产的辅助东西,比方模具和其他东西的制作,用传统加工办法一般需要花费一个月的时刻,而运用3D打印在48小时内就能够完结。

  在产品直接制作方面,比方运用3D打印完结多层电路一次成型的整合制作,可具有明显的速度优势。

  更重要的是,3D打印具有“即需即印”的优势,当顾客下单后,定位一个距离顾客物理方位最近的云制作节点开端制作,然后敏捷送货上门,这样省去了产品库存、物流的本钱。

  3D打印的运用现状

  前面介绍了3D打印的诸多长处,正是这些长处才点着了全球第三次工业革命的导火线。然而,3D打印的运用刚刚开端全面普及,肯定也存有许多不完善的地方,比方制作精度相对较低、制作简略结构部件的速度较慢等。

  3D打印需要依托多个学科范畴的尖端技能,至少包含信息技能、精密机械和资料科学三大技能。经过与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制作手法结合,在航空航天、汽车摩托车、家电、生物医学等范畴得到了一定的运用,在工程和教育研讨等运用范畴也占有共同位置。详细运用范畴至少包含以下几个。

  生物医疗:用于制作人造骨骼、牙齿、助听器、假肢等。航空航天、国防军工:用于直接制作杂乱形状、微细尺寸、特别功用的零部件。消费品:珠宝、服饰、鞋类、玩具、构思DIY著作的规划和制作。文化构思和数码文娱:经过规划形状和结构杂乱、资料特别的著作来进行艺术表达。3D打印的小提琴已挨近手工艺的水平。工业制作:用于产品概念规划、原型制作、产品评定、功用验证;制作模具原型、直接打印模具,乃至直接打印产品。3D打印的小型无人飞机、小型汽车等概念产品已面世。3D打印的家用器具模型,也被用于企业的宣传、营销活动中。建筑工程:建筑模型风动试验和作用展现、建筑工程的施工模拟。教育:打印模型来验证科学假定,用于不同学科的试验和教育。在北美的一些中学、普通高校和军事院校,3D打印现已被用于教育和科研。

  新产品的原型制作是目前3D打印最首要的商业运用,约占70%的3D打印商场。原型使规划师(和他们的客户)能够在规划阶段早期触摸和测验规划理念或功用完结,然后避免了后续变更形成的贵重价值,为新产品上市节省了很多的时刻和金钱。以赤石([**]kaishi)──日本的一家保健鞋和按摩设备制作商为例。该公司发现,经过3D打印原型,新产品从订货至交货的时刻缩短了90%,并且使规划师在产品上市前就对功用有100%的决心。原型还有利于试验和创新,例如,运用3D打印技能,贝尔直升机公司能够在数天内完结新规划的测验,而运用传统方法需要花上数周。

  在某些行业中,3D打印现已从原型制作发展为直接零件出产,也称为直接数字化制作。EOIR技能公司是一家领先的防御体系规划和开发公司,运用3D打印机制作坚固耐用的坦克外置设备。自从引进3D打印技能后,该公司的制作本钱从原制作坚固耐用的坦克外置设备。自从引进3D打印技能后,该公司的制作本钱从本来的单件10万美元以上,下降到如今的40000美元以下。再例如,在航空航天范畴,空中客车经过3D打印来制作金属机翼支架,由于3D打印能够毫不费力地制作内部任意杂乱中空的形状,使得部件分量较轻,飞机的分量也随之减轻,然后节省了燃料。

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