在使用3D打印的情况下如何进一步降低成本 - 3D打印技术参考

在使用3D打印的情况下如何进一步降低成本

                   

在使用3D打印的情况下如何进一步降低成本

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3D打印可以通过加速生产、减少模具投入、优化工作流程以及减少材料浪费来降低成本,然而3D打印对成本降低的帮助不仅体现在这些场面上的问题,还在于一些精确的细节处理上

在使用3D打印的情况下如何进一步降低成本

当前,3D打印已经远远超越快速制作原型的范畴,其产品可以用作工具,也可以功能件使用,该技术即将或已经在当下的制造领域占据一席之地。

由美国洛克希德•马丁和NASA共同建造的朱诺飞船搭载有十几个3D打印的波导支架,目前已在Jupiter轨道上完成任务。

雷神公司将3D打印用于制造火箭发动机、导弹控制部件,制作时间由几天缩短为几个小时。

波音公司在2016年采用3D打印制造了777飞机的夹具,是迄今为止最大的3D打印产品,创造了世界纪录,将制造时间缩短了数周。

中国的应用也肯定很多,铂力特夜以继日的开工便是实例,只是太过神秘。

3D打印用于制造的零件功能更多、重量和成本更低、制造周期更短。然而要保证3D打印产品的功能性,有些细节需要注意。

1. 设计优化

3D打印零件的设计在遵循特定的增材制造原则之外,还应当遵循许多与注塑成型相同的规则,例如在相邻表面之间使用渐变过渡,消除横截面和零件体积的巨大差异;避免在成品工件上产生残余应力的尖角;薄壁不可以太高;零件表面尽量平整,模型精度太低,容易出现“阶梯”表面。

在使用3D打印的情况下如何进一步降低成本

空客公司仿生设计摩托车主体结构

2. 突破传统制造思维

3D打印的优势之一便是可以创建复杂形状,如蜂窝以及复杂矩阵,这些结构采用传统制造手段往往无法加工。然而使用3D打印,只要结构可以更轻、更坚固,就无需考虑太多加工的限制。在传统制造中,在固体块状材料上钻孔会增加零件加工成本并产生浪费,采用3D打印则意味着可以使用更少的材料并能减少加工时间。而且采用3D打印来加工的零件并非全都需要是圆形,椭圆形、六角形或其他自由形式的孔形状也将适合部件设计,而且这些形状更易于打印。

在使用3D打印的情况下如何进一步降低成本

LEAP喷气发动机包含多种创新3D打印组件

3. 考虑设计周期中的后续步骤

3D打印虽然提供了极大的设计灵活性,但如果不是像GE那样批量打印最终零部件,最终还是要转到铸造或机械加工,这也就意味着在进行零件设计时应当考虑采用传统手段能否制造。这就是为什么在设计早期要执行可制造性(DFM)分析的重要原因,要确保零件在整个生命周期内实现经济高效的生产

4. 减少后处理操作

使用SLS生产的塑料零件在构建过程中不需要支撑,后处理通常仅限于喷砂、喷漆、铰孔、攻丝以及一些关键特征的加工。而SLM金属打印技术则往往需要大量支撑结构来防止零件变形。这一点和SLA类似,但是光固化技术的支撑可以轻松去除,采用砂纸就可以磨平零件表面,金属打印的支撑结构去除困难,需要繁琐的后续加工,这无疑会增加制造成本。因此在零件设计端就应该考虑如何减少打印时的支撑。

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3D打印的游艇空调格栅,制造过程无需其他工具

5. 使用恰当的加工余量

3D打印零件在设计时加工余量是较为被容易忽视的一环,设计师往往不了解打印技术,尤其是当使用金属打印技术时,在支撑处没有增加加工余量,导致后处理过量,零件无法使用;也有可能是工程师在客户的零件上独立进行余量设计时增加过多,后处理过程中不得不进行二次加工来去除过量的尺寸,这同时也增加了成本。零件的设计应当最大限度的减少后期加工步骤,从而降低成本、缩短交付时间。

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后处理

6. 从制造全局出发

3D打印在前期可能会花费比较大,但不能仅仅看到眼前这点花费,因为3D打印在减少零件数量、保持结构完整性、减少重量以及降低综合成本方面潜力巨大,同时复杂性的结构制造优势也非传统加工手段可比拟。此外,3D打印制造不需要任何固定装置、模具以及其他类型的工具,从而消除了可能与单个零件无直接关联的成本。仅仅专注于零件价格,而不是产品的功能和整个制造全局,可能仍然会局限于过去的设计和产品中,无法突破,从而丧失降低整体制造成本的机会

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