積層製造補充傳統技術的 8 個原因

202.12.19，Julia S.

在製造業領域，新技術的整合一直是在日益苛刻和充滿活力的全球市場中保持競爭力的支柱。採用新工具通常旨在提高效率、減少時間和成本以及改進製造的零件。例如，積層製造正在作為一種變革性技術融入傳統工藝的行業中。無論是作為補充工具還是整合到混合系統中，積層製造都與傳統方法相容。

傳統製造仍然是大規模生產的方法，但它面臨著永續性、設計靈活性和材料使用效率的挑戰。儘管如此，其以低成本大量生產的能力在許多情況下仍然是無與倫比的。創新和適應現代需求的需求正在推動完善製程的技術的採用，例如積層製造。我們意識到兩全其美的重要性，我們在此探討積層製造與其他生產方法相輔相成的 8 個原因。

1. 快速原型製作

快速原型製作在多個層面上有利於傳統製造方法。其一，迭代可以在批量生產最終零件之前驗證設計。快速原型製作在汽車和航空航太等行業的空氣動力學和性能測試中特別有用。在使用傳統材料和製程製造最終零件之前，可以在風洞或模擬器中測試 3D 原型以評估性能。此外，3D 原型還可用於驗證傳統製造工具，例如射出成型模具、鑄造模型或加工中的關鍵零件。

最終，快速原型製作有助於減少傳統製造中通常因反覆試驗而產生的浪費。透過利用積層製造提供的設計彈性，可以優化資源使用。減材技術（例如機械加工）的情況並非如此，其中大部分初始材料被移除。這種方法與按需製造的能力相結合，消除了對大量庫存的需求，並最大限度地減少了與生產過剩相關的浪費。

2. 更有效率的模具

3D 列印還可以透過為注塑等工藝創建模具，在傳統製造中發揮作用。例如，可以列印具有複雜幾何形狀（如冷卻通道）的模具，從而改善熱分佈和零件冷卻時間。更重要的是，可以輕鬆快速地建立功能性模具模型。相較之下，傳統的模具製造可能需要數週甚至數月的時間，具體取決於模具的複雜程度。

3D 列印加速並優化射出成型模具製造（照片來源：Protolabs Network）

3. 用於失蠟鑄造的 3D 列印圖案

失蠟鑄造是製造高精度金屬零件的傳統製程。使用 3D 列印，可以用蠟或可澆注樹脂生產具有複雜而詳細的設計的圖案，而使用傳統方法很難製造這些圖案。最終，這不僅減少了生產時間，也消除了對昂貴工具的需求。此外，模型設計可以快速迭代，以便在進入鑄造階段之前進行調整。這種方法將 3D 數位設計的靈活性與傳統製造的精度結合在一起。

4. 刀具優化

積層製造可以改進最終零件，但它也可以優化傳統工具本身。通常採用硬質合金刀片製造的銑削刀具會因切削過程中產生的熱量而迅速磨損。此外，它們難以透過機械加工製造。透過 3D 列印，可以創建具有客製化幾何形狀和內部冷卻通道的刀具，以消除切削區域的熱量，從而顯著延長刀具壽命和性能。

5. 製造指南和配件

在製造業中，夾具和固定裝置是旨在提高製程精度、效率和可重複性的關鍵工具。借助增材製造，可以更快地生產夾具和夾具，並對其進行客製化以滿足特定需求。此類工具的範例包括鑽孔夾具、工件夾緊裝置、焊接夾具和模具等。性。這在汽車或航空航天等行業尤其有價值，因為這些行業的準確性對於產品功能和安全性至關重要。

夾具和固定裝置確保傳統製造的精確度（照片來源：Parts to go）

6. 材料的組合

將積層製造整合到傳統製程的另一個原因是在製造過程中能夠在單一零件中使用多種材料。 3D 列印可以使用合金、陶瓷或增強聚合物等先進材料來創建傳統方法難以實現的複雜內部結構或客製化組件。另一方面，傳統製造可以使用更耐用的材料或具有特定性能的材料，例如硬化金屬，這需要減材工藝才能獲得高品質的最終飾面。

透過混合製造，可以在製造過程中組合材料，例如，當產品在一個區域而不是整個零件需要熱量或拉伸強度時。透過遵循此程序，生產商可以在需要的零件上使用特定的材料，並在其餘零件上使用更具成本效益的材料，而不會改變最終品質。

7. 維修保養

3D 列印透過提供快速高效的解決方案來延長工具和組件的使用壽命，有助於傳統製造中的維護和維修。例如，借助逆向工程，可以對零件進行 3D 掃描，然後建立 CAD 模型。可以修改或複製該模型以恢復停產或難以找到的零件，從而避免與更換相關的較長交貨時間和較高成本。

此外，直接能量沉積 ( DED ) 等先進的 3D 列印技術允許透過僅在受損區域添加材料來修復金屬部件，同時保留結構的其餘部分。這在零件昂貴或製造時間長的應用中特別有用。隨著時間的推移，可以避免過早丟棄可以恢復功能狀態的工具或設備，從而降低成本並最大限度地減少浪費。

DED技術可以將金屬粉末或金屬絲僅施加在所需的部件上。

8. 更快的上市時間

由於積層製造能夠創建快速原型，該技術可以更快地將產品推向市場。 3D 列印原型使公司能夠比傳統方法更快、更經濟高效地驗證和測試設計，從而顯著縮短產品開發時間。這是因為 3D 列印支援過渡生產，這是使用傳統方法進行原型製作和大規模生產之間的中間階段。利用這種技術，公司可以在等待大規模生產設施準備投入營運的同時，經濟高效地生產小批量產品。

文章來源: 3dnatives

照片來源：Protolabs Network, Parts to go