相比传统减材制造,3D打印(3D打印技术属于增材制造造)有哪些优势?

3d打印技术与传统工艺加工制造区别比较对比_e键打印服务公司

近几年来,伴随科技进步发展势头迅猛,在加工制造业里面的3D打印技术也是如火如荼!那么3D打印技术与传统的加工制造有什么关系呢?

在讨论这个话题之前,我们首先来看看,大家对于3D打印的定义.

什么是3D打印(增材制造)?

首先,要确保能有一个正确的感觉,你需要正确地理解什么是3D打印。

在2009年,根据ASTM,AM增材制造被定义为“一个与减材制造相反,利用3D模型数据,通常以逐层堆叠累积的方式将材料连接起来构造物体的过程。”

3D打印(3D Printing)一词最初是由MIT发明的一种快速成型技术的名字,旨在短时间内制造出CAD文件所绘的产品。随着时间推移以及技术革新,快速成型、增材制造等技术逐渐走入人们的生活中,而媒体在报道时又特别喜欢用3D打印这个词汇来夺人眼球,所以现在广义的3D打印的定义如下:

1. 按材料状态分,包括以液体、固体、和粉末三种材料为主的增材制造工艺。

2. 按材料属性分,包括以塑料,金属,生物材料等为主的增材制造工艺。

3. 而至于增材制造的工艺,简单地说就是不同于传统的数控车床对材料进行切割,还是将产品以一层一层积累的方式制造出来。

3D打印与传统加工制造工艺的区别?

(增材制造),其创立初衷便是用来制作传统的冲压、铸造、车床等减材工艺难以制作的零部件。我眼中3D打印的定位(或者说,我对3D打印的感觉)是其可以帮助人们提高对个性化产品的生产能力,同时为工程师、设计师提供一条崭新的设计制造途径,以提升现有产品的能力或弥补其不足,而并不是取代传统工艺或与传统工艺相抗衡。(这样一想,你就会觉得3D打印的存在很理所当然并且也不会对传统工艺造成太大冲击)如果说传统工艺诸如车床CNC是那种打印店里的大型激光打印机,一次打印几千张同样的文件又快又省钱,3D打印就是你家中自备的桌面打印机,可以按照自己的意愿轻松修改每张文件的细节并且方便快捷地将产品在面前制作出来。

“冲压、铸造、车床、铣床、磨床,泛泛地说,比3D打印的更适合量产”非常正确。但是3D打印本来就不是用来制造可以轻松被冲压、铸造、车床、铣床、磨床所制造出来的零件的啊!

现在了解了3d打印技术与传统工艺加工制造有什么区别了吧?顺便也了解了下什么是3D打印(增材制造).

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但是增材制造对环境有着怎样的影响?与传统制造技术相比,它产生的废料是否更少?

考虑到大多数传统制造技术都是减材制造,因此会留下大量废料增材制造就是一个能很好避免这一点的选择。3D打印产品的设计没有模具,因此需要的材料更少,这意味着浪费也就减少了。通过这种方式,企业可以减少要扔掉的废料,加强循环经济,并创造更多可持续的制造资源。

问题是,可持续发展似乎已经成为公司交流时的一个流行词,而事实上,这是一个需要适当的理解和高度承诺的复杂概念。Materialise玛瑞斯自创办之初就一直专注于为一个更美好、更健康的世界做出贡献,并考虑到子孙后代的发展。正如首席执行官Fried Vancraen所解释的那样:“可持续发展即为在不影响后代满足其需求的能力发展情况下,来满足当代人的需求。”

考虑到关于增材制造对环境和人类的全面影响的观点并不多,我们致力于进一步调查这项技术带来的结果。在过去几年中,我们不仅扩大了我们的可持续发展目标,还提高了对该研究重要性的意识。

我们确定了到2025年要实现的主要目标,并正在采取符合我们长期战略的可操作步骤。通过提出诸如“我们可以做些什么来使增材制造更具可持续性?”之类的问题,和“如何将增材制造作为可持续发展的最佳选择?”,我们正在寻找新的方法来设计和创建解决方案,使我们自己和我们的客户都更具有可持续性。

Materialise玛瑞斯致力于投资增材制造知识,因此我们可以让我们的客户和合作伙伴为可持续的未来做出正确的选择。这些信息对于如何专注于正确类型的创新并开始产生真正的影响至关重要。

可持续性始于了解我们对环境的影响

生命周期分析或LCA,是用于评价在商业产品中的每一个阶段的对环境影产生影响的方法,评测产品在制造过程中需要使用到的原料。这个周期越长,对环境的影响就越小。从这个意义上说,3D打印产品是更有益的。增材制造基于单个零件,延长了产品的生命周期。这项技术能够给产品添加新组件或改进现有组件,从而优化和延长原始产品的使用寿命。此外,研究还考虑了与生命周期相关的其它几个方面,例如创建轻量化零件的可能性、燃料消耗及其引起的排放问题等。

为了更好地了解我们技术的影响并确认这一假设,Materialise进行了生产100万双鞋底对环境造成的影响的生命周期分析。我们与合作伙伴BASF(巴斯夫)一起,将三种增材制造技术与传统的聚氨酯铸造技术进行了比较。

AM在什么时候会成为合适的选择?如果我们开始缩小制造的尺寸,选择AM显然是更有利的。每次我们提高制造流程的能源效率或消耗了更少的材料时,临界点就会向右侧移动。请注意,临界点的位置会根据零件的类型发生变化。通常来说,数量越小,临界点越高。

LCA研究的主要结论是,我们不能断言增材比传统制造技术更具可持续性。AM并不是绝对更具可持续性的选择。在某些情况下,它释放了更多的碳排放量。但是,在某些场合和特定应用中,AM是一种更可持续性的选择。这很大程度上取决于材料、运输、能源消耗、资源、流程等的整体商业模式的考量。以鞋内垫的制造为例,我们可以将鞋底夹层与鞋内垫整合为一个定制件,这样就可以减少对环境的影响,同是在增加了产品价值。

“总的来说,对于小规模生产而言,使用增材制造更易实现可持续生产。当然,我们还需要工具来使这类小型生产具有成本效益并且产生的废料最少。在这种情况下,我们还发布了一些降低物流成本的创新。不过,能使我们在总体上减少废料浪费情况的新产品是目前更迫切的需求,”Fried表示。

正如我们的 LCA 研究结果表明的那样,使用增材制造对于中小型生产来说更具可持续性,但它需要应用合适的工具来以成本效益高的方式减少废料。

我们希望能通过开展调查和深入研究找到回收和减少废料并最终消除废料的新方法。

正如Fried说的那样,“我们需要在减少浪费之外进行创新,并创造一种消除废料的方式。”为了兑现这一承诺,我们推出了两个最前沿的解决方案,用以消除废料并加快制造过程。Bluesint PA 12和Process Tuner是我们最新的产品,能帮助公司减少对环境的影响。这些工具是我们计划构建专注于可持续发展系列中的第一批产品。

激光烧结是3D打印的流行方法。传统激光烧结的每次构建会有大约50%的未烧结粉末成为废料。

使用Bluesint PA 12,我们可以100%使用烧结过的粉末来构建全新的零件,而不是使用50%的新材料与50%的已烧结材料混合。这种创新技术可以减少30%的碳排放——比目前市场上的任何替代品都多。

提高团队生产力的自动化工作流程

如今,超过80%的制造商已经在使用AM,但主要用于原型设计和创新中心。公司不愿意采用AM进行大规模生产,因为他们认为这样操作太昂贵、复杂和耗时。我们的主要问题是:“我们如何帮助公司以可持续的方式扩大运营规模?”

Materialise Process Tuner是一个直观的在线平台,可帮助制造公司、服务机构和机器制造商加快批量制造3D打印零件所需的工艺调整。这使他们能够在找到最佳工艺参数之前减少打印数百个测试样品所造成的成本和浪费。Materialise Process Tuner可以减少为了寻找最佳打印设置所需的测试次数。此外,它还使公司能够通过先进的自动化、人工智能和仿真,以可持续的方式扩大其3D打印业务。我们在制造过程中使用Process Tuner,成功将每个优化参数的成本降低了50%!

没有人能预测增材制造的未来,我们还有很多东西需要学习。增材制造的巨大潜力在于它还有着无限的可能性等到我们去探索。但有一件事是确定的:我们需要拓展思维,发现更多能利用AM建立有可持续性的业务,也对世界产生积极影响的方式。

3D打印在生产环境中使用的时间还不到20年。所以,还有很多创新可以去做。让我们一起努力,使AM变得更有意义。

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