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3D打印区别于其他制造工艺有哪些优势和劣势?

发布时间:2017-10-25点击量:

       3D打印区别于其他制造工艺有哪些优势和劣势?
  1。 设计空间无限。对于几何结构复杂物品(比如内部有非常复杂的拓扑结构或空腔结构的物品),传统的制造工艺是无法进行加工的,需要将物品进行分解分别加工再组装。而3D打印将物体分解成一层一层的2D区域,因此加工任意复杂的物体都没有问题,加工精度只是取决于打印机所能输出的最小材料颗粒。这是3D打印带给我们最大的优势,能让设计者设计任意复杂的几何形状,设计空间无限。正是这个优势,给了我们在几何设计与优化方面大量需要解决的问题,后面会详述。
  2. 零技能制造。传统的制造工艺设备庞大且昂贵,需要较高的技能才能进行操作。而3D打印机(比如FDM 3D打印机)小巧而廉价,有些已经进入家庭,使用简单方便;相对于昂贵的铸模,3D打印只需要一个数字化文件即可进行成型。因此,通过3D打印,能够轻松实现产品的个性化设计与定制,大大缩短了产品的研发时间。这个优势给了我们非机械专业的研究工作者,也能进行相关的几何、结构、材料等方面的研究,大大加深和拓展了制造中所存在的相关研究问题。
  3。 材料无限组合。多喷头的3D打印机能够对多种材料进行组合打印。通过材料的堆叠和组合,打印的物品具有与单一材料所不同的物理和力学的特性。因此,通过不同材料的组合,可以产生性能不同的“新的材料”。这个优势提供给了我们利用控制材料的分布来控制物品的物理、力学及结构的特性,从而能产生多样化的物品,增加产品的灵活性。
  总之,3D打印技术最被看重的三大优势是加速产品的研发过程、提供个性化和定制产品和增加生产的灵活性。从成型工艺上看3D打印突破了传统成型方法,无需先行制作模具和机械加工,通过快速自动成型硬件系统与CAD软件模型结合就能够制造出各种形状复杂的产品,这使得产品的设计生产周期大大缩短,生产成本大幅下降。
  当然,3D打印作为一项年轻的成型工艺,还存在着许多的不足,比如成型时间慢、精度低、材料种类少 、无法大批量生产等。现阶段3D打印的实际使用仍属于快速成型范畴,即为企业在生产正式的产品前提供产品原型的制造,业内也称作手板。因此,3D打印成型工艺现阶段是作为与传统制造工艺互补的方式存在,要成为主流的生产制造技术还尚需时日。但是要相信,人类对技术的追求是无限的,随着3D打印设备和打印材料的研发的不断进步,3D打印技术会越来越被广泛得到使用。
  从另一个角度来看,3D打印技术让制造从工厂走向了家庭,催生了大量的个人设计者(即创客),激发了无限的创意设计的可能。这是笔者认为3D打印技术能带给我们大众最大的意义,后面会详细阐述。   相对于等材制造工艺与减材制造工艺,3D打印具有许多的优势,已有很多文章进行了详细的分析与阐述。笔者认为,相对于传统的制造工艺,3D打印具有如下三个最主要的优势:
  1. 设计空间无限。对于几何结构复杂物品(比如内部有非常复杂的拓扑结构或空腔结构的物品),传统的制造工艺是无法进行加工的,需要将物品进行分解分别加工再组装。而3D打印将物体分解成一层一层的2D区域,因此加工任意复杂的物体都没有问题,加工精度只是取决于打印机所能输出的最小材料颗粒。这是3D打印带给我们最大的优势,能让设计者设计任意复杂的几何形状,设计空间无限。正是这个优势,给了我们在几何设计与优化方面大量需要解决的问题,后面会详述。
  2。 零技能制造。传统的制造工艺设备庞大且昂贵,需要较高的技能才能进行操作。而3D打印机(比如FDM 3D打印机)小巧而廉价,有些已经进入家庭,使用简单方便;相对于昂贵的铸模,3D打印只需要一个数字化文件即可进行成型。因此,通过3D打印,能够轻松实现产品的个性化设计与定制,大大缩短了产品的研发时间。这个优势给了我们非机械专业的研究工作者,也能进行相关的几何、结构、材料等方面的研究,大大加深和拓展了制造中所存在的相关研究问题。
  3. 材料无限组合。多喷头的3D打印机能够对多种材料进行组合打印。通过材料的堆叠和组合,打印的物品具有与单一材料所不同的物理和力学的特性。因此,通过不同材料的组合,可以产生性能不同的“新的材料”。这个优势提供给了我们利用控制材料的分布来控制物品的物理、力学及结构的特性,从而能产生多样化的物品,增加产品的灵活性。
  总之,3D打印技术最被看重的三大优势是加速产品的研发过程、提供个性化和定制产品和增加生产的灵活性。从成型工艺上看3D打印突破了传统成型方法,无需先行制作模具和机械加工,通过快速自动成型硬件系统与CAD软件模型结合就能够制造出各种形状复杂的产品,这使得产品的设计生产周期大大缩短,生产成本大幅下降。
  当然,3D打印作为一项年轻的成型工艺,还存在着许多的不足,比如成型时间慢、精度低、材料种类少 、无法大批量生产等。现阶段3D打印的实际使用仍属于快速成型范畴,即为企业在生产正式的产品前提供产品原型的制造,业内也称作手板。因此,3D打印成型工艺现阶段是作为与传统制造工艺互补的方式存在,要成为主流的生产制造技术还尚需时日。但是要相信,人类对技术的追求是无限的,随着3D打印设备和打印材料的研发的不断进步,3D打印技术会越来越被广泛得到使用。

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