关于3D打印和注塑的七大误区

发表于: 2019年9月18日

在人们对增材制造带来的机会感到兴奋之际,有些人对这项技术的破坏性有更为冷静的看法。例如,住友(SHI)德马格英国董事总经理Nigel Flowers就表示,与其说是竞争对手,注塑和增材制造更倾向于互补关系。

Flowers表示:“虽然我们无法否认3D打印领域的创新水平,但实际上,增材制造并不能成为它试图成为的万能灵药。到目前为止,它仍然是在原型制造方面表现出色,而不是大规模生产。”

他指出,认为3D打印机即将颠覆传统制造技术——包括成型、锻造、铸造甚至减法数控加工——的想法纯粹是危言耸听。

Flower表示:“所有这些技术都有生存空间。对任何制造商来说,关键是根据一系列标准作出明智的选择。”

Flowers为《塑料新闻(欧洲)》总结了关于3D打印和注塑的常见误区。

误区一:规模经济

对于大批量生产零件,目前3D打印的速度还不够快,或者说成本效益还不够,并不足以大量生产精密零件。3D打印的优势在于原型设计和小批量生产定制零件。

医疗行业已经成功使用3D打印来生产假肢、植入物、置换的髋关节、助听器甚至假牙。对于这些单独的部件,考虑到模具成本,注塑成型不是一个在经济上可行的选择。

一旦开始大规模生产,注塑成型的临界点将很快到来。计算回报包括比较3D打印的单位成本和生产时间,并将其与模具开发、制造、测试和运输的成本和新的单位成本、装配成本相抵消。一般情况下,电子外壳的大规模模塑生产预计投资回报率为10000个零件。

误区二:环境足迹

3D打印的可持续性通常是不确定的。虽然一些拥护者表示就地打印节约了运输成本,但真正的环境影响本质上更为复杂。

以能源消耗为例。在注塑机,特别是全电动系统领域,持续削减能源使用的同时——比如最新的Sumitomo IntElect系列产品,其耗电量与家用电水壶相当——一些3D打印过程的耗电量是注塑机的50到100倍。

许多人将3D打印与减少材料浪费划等号。然而在快速原型设计中,开发周期可能包括打印多个版本,这会导致材料浪费仍然很多。此外,由于混合了不同的材料,研磨3D打印的零件可能是一个挑战。

误区三:实时制造

按需打印是一回事。举个例子,在医疗场景中,外科医生可能突然跑到隔壁打印心脏瓣膜。尽管这个过程涉及到数据,但考虑到打印一个部件所需要的时间,这真的能被定义为实时制造吗?

相反,拥有成批注塑机的智能工厂,能通过互联和采集数据来达到速度与规模,这可能才是实时制造最具革命性的例子,特别是当生产计划能根据库存水平自动调整时。

误区四:可重复性

对于批量生产运行来说,可重复性是必须的。现在的注塑机被设计用于持续提供优质零件,这些零件具有严格的公差和高表面光洁度,而且生产过程往往只需要几秒钟。

如果需要装饰性特征,模内贴标可以获得优秀的可重复表面。在许多情况下,这种技术会与堆叠模具结合使用,以在保持可重复性和质量的同时增加产量。

同样,数字文件的使用意味着3D打印具备可重复性,尽管数量较少。

误区五:质量

对于没有关键尺寸或苛刻机械性能要求的短期商品零件,增材制造可以提供功能性部件。然而由于零件是分层打印的,表面光洁度可能会有些粗糙。

在注塑成型中,工具本身可以打造光洁度和表面纹理。然而,一旦成型,零件可能需要进行额外的后期精加工,尽管这些工艺可以在模塑单元内实现自动化。

误区六:可追溯性

3D打印部件的可追溯性一直是一个关键问题。仿冒品同样是一个重要问题,保护知识产权是另一项挑战。

通过确保软硬件完全联通和3D打印供应链完全透明可以解决这些问题。其他选择包括在部件中打印二维码和嵌入数字文件。

注塑成型中的可追溯性则要更加先进,大多数机械供应商都提供安全的数据采集和文档记录。

误区七:强度

强度和耐久性的区别取决于所用的材料。以PET为例,3D打印机会分层生产一个零件。这样做的结果是,2D轮廓的强度可能会很高,但层与层之间的结合却无法与模制成型的固体部件相比。


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