新人对3D打印的九大认识误区

虽然有许多高速增长和技术进步的实例,但围绕3D打印也出现了不少混淆视听的炒作,许多关于该技术的“神话”使公众产生了一些脱离实际的认识误区。

误区1:3D打印是一种劳动含量低,“按一下按钮”产品就唾手可得的制造技术。

虽然3D打印制造的确经常采用“熄灯生产”方式,可在无人值守情况下通宵生产,但在实际生产零部件之前和之后,却有大量的工作要做。在开始生产之前,需要准备相关数据(可能需要CAD专业知识)、修改产品模型和优化支撑结构(大多数3D打印系统需要设计支撑结构,以支撑零件的悬垂特征和其他部位)。对于某种特定零件、成组零部件或不同的材料,可能需要对其造型参数(如层厚、温度、成型速度和其他一些选项)进行调整。热成型3D打印工艺需要在成型前对成型缸进行加热,成型后对其进行冷却,这可能需要耗时数小时,对于一些大型零件和大体量造型,甚至需要耗时几十个小时。3D打印的后处理步骤包括去除支撑材料、消除应力和精整,这些工序可能都属于劳动密集型工作。

误区2:3D打印的制造速度很快。

3D打印系统通过沉积、熔融、固化或层压等方式形成连续的材料层,从而构建出零部件。这些材料层的厚度通常为0.025-0.254 mm,因此往往需要数千层才能构成整个零部件。对于大体积造型,确定范围和固化每层材料可能都相当耗费时间。各层之间的加工周期也增加了制造时间。用造型缸加热成型的3D打印工艺要花很多时间进行预热和冷却。有些3D打印加工任务需要数天时间才能完成所有必需的步骤。

误区3:3D打印比传统制造工艺更节能环保。

曾经有许多人期望,3D打印的一次性、分散式制造方式将会提高产品的能效。然而,迄今为止完成的许多相关研究(主要是在欧洲)并不一定支持这一理论。与传统制造工艺相比,3D打印工艺生产每单位质量材料所消耗的电能更多。只有在综合考虑了3D打印提供新的设计能力、耗材更少、可减少零部件库存、无需传统加工设备等优势的情况下,其总体能效水平才有所提高,尤其是与一些材料废弃量较大的常规工艺(如数控切削加工)相比,更是如此。在航空航天工业,3D打印制造能减轻产品重量,由此可带来十分明确的环境效益,因为减轻飞行器的重量可以节省大量燃料。现在我们知道,评估3D打印的环境效益是一项非常复杂的工作,它需要对一种产品从原材料加工到产品寿命结束的整个生命周期进行分析。航空航天工业需要对3D打印的能效水平进行彻底的全生命周期评估。

误区4:3D打印系统可以生产任何物品。

“只要你能设计出一种产品,你就可以把它制造出来。”这种说法通常是正确的,因为大多数3D打印工艺对零件的复杂性并不敏感,可以成功地制造出采用常规制造工艺比较困难或完全无法制造的复杂形状。然而,3D打印工艺也有一些局限性。一是对工件的最小壁厚有一定限制;二是对平面朝下的表面必须设置支撑和固定结构,而这些结构材料可能很难(有时甚至不可能)去除。残留在产品内部通道中的材料可能也很难或无法去除,而内部通道的大小会影响去除不需要材料的难度。

误区5:3D打印系统一次制造一个零件与同时制造多个零件的生产效率相同。

在同一造型空间中同时制造多个零件时,不同的3D打印工艺在每件加工时间、单件成本和能源消耗上大相径庭。3D打印同样具有规模效益,尤其是采用粉末层叠打印工艺时,可在整个造型空间中对多个零件同时逐层造型。另一个与此类似的误区是“制造50个各不相同的零件与制造50个一模一样的零件生产效率相同”。实际上,虽然两者在加工时间和生产成本上基本相同,但在制造形状各异的零件时,造型前的数据文件准备和造型后的零件精整工作量更大,可能需要耗费更长的时间。

误区6:3D打印机和工件材料售价很便宜。

的确,有些3D打印爱好者和DIY发烧友使用的3D打印机售价并不贵,最便宜的3D打印机(MakiBox A6 LT)标价仅为200美元。但是,Concept Laser公司的X系列1000R金属增材制造系统在欧洲的售价却高达140万欧元。一般来说,工业用增材制造系统比数控加工中心的价格更高。此外,3D打印所用的材料也相当昂贵,3D打印用塑料材料的价格可能是注塑成型用塑料材料价格的53-104倍。

误区7:3D打印将会取代传统制造业。

3D打印已经使一些利基应用(包括耳内助听器、牙齿修复、骨科植入物、畸齿矫正和飞机环境控制系统用管道)的制造方式发生了根本性变革,并永久改变了这些行业原有的格局。然而,3D打印在短时期内并不会取代大批量、低复杂性零件的传统制造方式。一些大批量生产的常用物品(如注塑成型的体育场座椅、垃圾桶、一次性饮水杯或随处可见的12盎司容量铝制饮料容器)将继续采用传统制造方式生产,因为与3D打印相比,这些生产方式速度更快、成本效益更好。

误区8:利用3D打印技术可以制造枪支。

在引起媒体关注的所有3D打印话题中,最耸人听闻的就是围绕3D打印枪支的大肆炒作。事实是:有人用3D打印机制造了半自动步枪上的一些非关键零部件,但该枪只射击了6次就坏了,证明3D打印的塑料枪支无法承受速射所产生的高热、冲击和弹道能量。这种枪支对使用者的危险性甚至比射击目标更大。美国是全世界枪支拥有量最多的国家,其枪支数量约为全球总量的1/3,因此根本不存在用一种新的方式来制造枪支的市场需求。此外,我们都知道很多种加工枪支零部件的更好方式(如利用普通机加工车间的设备和材料)。因此,纠结于3D打印枪支问题分散了公众的注意力,媒体和3D打印行业应将更多精力集中在一些更富有成效的话题上。

误区9:每个家庭都将拥有一台3D打印机。

这一设想将3D打印机与个人电脑进行类比。的确,“每个家庭都拥有一台电脑”的设想以前也曾遭到怀疑论者的质疑。然而,3D打印机与个人电脑并无太多可比性。在电脑问世以前,人们写作、出版、与他人交流、发布信息、管理文档、欣赏音乐、整理照片、从事会计和研究工作。现在人们仍然在做这些事,但都是在电脑的支持和帮助下。大多数人都不是产品设计师或发明家,因此3D打印机的推广应用并不会改变他们的工作和生活方式。更有可能的3D打印发展模式将是本地3D打印店,和互联网打印平台的大量涌现,以及零件和产品的网上售卖。

文章来源:互联网采集

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