3D打印對模具行業的影響

2017-04-11 by:CAE仿真在線來源:互聯網

什么是3D打印?

3D打印(3DP)即快速成型技術的一種,它是一種以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構造物體的技術。

3D打印技術原理:3D打印技術出現在20世紀90年代中期,3D打印機是基于于快速成型技術(Rapid Prototyping)的,以MIT最早發明的光固化成型原理的三維打印機為代表。3D打印技術與普通打印機工作原理基本相同,只是打印的耗材由傳統的墨水、紙張轉變為膠水和粉末。精度越高能夠添加的材料越多,3D打印機價格就越貴,與電腦連接后,通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來,最終把計算機上的三維數模變成實物。

3D打印機的操作步驟較為簡單,只需要將建好的三維模型輸入到3D打印機的電腦中就能進行打印了。3D打印機的旁邊有電腦機箱相連,一個機箱是運行三維建模軟件用,另一個則是連接3D打印機所用。3D打印機支持多種建模軟件,如Solidworks、Pro-e、UG、Maya、3Ds Max等。

3D打印的優勢很明顯:可免除制造刀具、夾具和模具的過程,直接進行產品加工,解決了生產工藝難以解決的問題,還節約材料、縮短時間。那么,這種輸入產品三維造型,就能打印出實物。

3D打印能否替代模具行業?

面對3D打印行業發展趨勢,不少人擔憂3D打印將直接取代模具制造業。作者認為短期內3D打印短時間內不會完全取代模具制造業的地位。 3D打印目前并不適合批量生產,生產1件和生產1萬件的成本單價基本接近,而且3D打印需要的時間也較長。規模經濟效應則使得模具在大批量生產中占據明顯優勢。材料性能差,強度,剛度,機械加工性等都遠不如傳統加工方式。這個是快速成型的材料和原理決定的。目前主要用于做非功能性零件,現在雖然有一些新的金屬快速成型技術和快速成型技術和傳統加工比如鑄造的結合,提高了材料性能,但是如果要勝任大部分機械用途,比如要承力,傳遞扭矩等和進一步機加工的話,還需要革命性的突破。加工精度低,且表面質量差,所以往往成型完還要進行后處理。

相比于3D打印來說,模具制造的工藝流程需要經過審圖、模架加工、模芯加工、電極加工、模具零件加工、檢驗裝備、飛模之后才能進行生產,工藝流程要復雜的多。而3D打印經過建模軟件建模后,再截圖“切片”給打印機讀取橫截圖信息即可進行打印生產。

而且模具制造企業的生產時間要比3D打印的生產時間要少得多。盡管模具生產的前期準備比較多,但一旦萬事俱備,僅需幾秒鐘就可以生產出一個產品,但現階段的3D打印機卻需要3個小時乃至更長的時間才能生產出一件產品。所以,現階段3D打印很難在批量化生產環節中取代模具制造業。

但正如蘋果公司取代諾基亞,平板電腦取代紙質書本,電動汽車取代傳統能源汽車,科技的進步基本上是不可逆轉的。現在技術不成熟不代表未來技術不會取得突破和進步,現在不會取代不代表以后不會取代。目前,國內的3D打印已經在家電及電子消費品、建筑、教育、模具檢測、醫療及牙科正畸、文化創意及文物修復、汽車及其他交通工具、航空航天等領域實現了應用。從長遠來看,隨著3D打印技術的發展,未來打印效率的提高及成本的降低,短時間的時間,3D打印還沒有成為氣候,但隨著科技的進步,和技術的成熟,3D打印對模具影響會越來越大。

作者作為一個模具行業從業者角度覺得,未來雖然二者存在相似性,但未必一定是生死存亡的關系。3D打印技術的成熟,反而可以為模具制造企業所用,企業利用3D打印技術生產低效益的產品,而將模具制造技術用于生產附加值高、精密制造的產品, 高端的裝備制造業,航空航天,醫療等行業。

作為一個模具設計人員乃至制造人員,面對日新月異的技術進步,科技的發展,如果固步自封,老是用著自己很多年積累的模具經驗,完全對新技術很排斥反感。那么被淘汰也是必然的事情,如果平時工作學習中多了解多學習3D打印設計與制造的技術,不但適應傳統的加工制造領域,還可以使用3D打印設備進行設計和制造,這樣可以實現雙贏多贏的結果,豈不也是一件好事。

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