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3D 打印金屬有什么好處?

2022-02-16

3D打印金屬零件的三大好處

小批量和大批量的每個零件的成本相同。

復雜零件并不比簡單零件更難 3D 打印。

金屬 3D 打印可以生產任何其他制造方法無法制造的零件。


小批量和大批量金屬 3D 打印的每個零件成本相同。

隨著產量的增加,幾乎每一種可用的制造方法在成本/每件/零件的基礎上都變得更便宜。鑄造、機械加工和成型(以及其他)就是很好的例子。在中小批量時,它們的實施成本可能非常高。然而,在大規模上,它們是制造零件的最便宜的方法。這部分是由于間接成本(制造零件所產生的成本)和單位成本(制造額外零件所需的成本)之間的差異。 

金屬 3D 打印

金屬 3D 打印

鑄造和注塑成型是高間接費用/低單位成本的極好例子——在少量時,所需工具的離散成本將零件成本推到不合理的水平。然而,由于每單位的附加成本極低,因此在大批量生產時,整體零件成本變得非常便宜。

 

3D 打印金屬通過使用幾乎不產生間接成本的高度自動化過程來扭轉這一局面。打印第 100 個零件所需的額外前期勞動力最少,并且系統在每個零件上使用相同數量的耗材。

 

在金屬 3D 打印中,復雜性是免費的

多年的制造培訓使大多數工程師能夠通過硬編碼來設計制造盡可能簡單的零件。這背后的原因既簡單又經濟:對于大多數制造過程,增加的復雜性等于增加的成本。復雜的零件需要更多的工作來對機器進行編程,需要更先進的機器來構建它們,并且需要更多的時間來完成它們。在大多數制造方法中,這保持一致。從軋機到鑄件的一切都受到影響。金屬3D打印不是。

 

幾乎所有金屬制造工藝都依賴于減材工藝(甚至鑄造也需要模具)。傳統制造的零件從一塊金屬開始,然后機器(通常是磨機或類似的東西)去除材料以制造最終零件。對于復雜的零件,執行這些操作可能非常困難且耗時。結果是昂貴的零件需要很長時間才能制造并浪費大量材料。

金屬 3D 打印

金屬 3D 打印

由于高度自動化的增材工藝,金屬 3D 打印的成本取決于零件尺寸而不是復雜性。刀具路徑由 3D 打印切片軟件完成,消除了傳統方法固有的勞動力和 CAM 成本。不需要編程,只需要少量的準備責任,零件的成本只是機器的材料和維護。增材制造過程在零件制造過程中產生的材料浪費和移動非常少。如果設計是可打印的,則不會產生與復雜性相關的額外成本。

 

3D打印機可以制造其他機器無法制造的零件

每種制造方法都有局限性——3D 打印也不例外。然而,由于其獨特的工藝,金屬 3D 打印可以制造出其他平臺無法制造的零件。結果是零件可以真正針對其用例進行優化,而不受傳統制造約束的限制。這些零件的范圍從超復雜(例如,衍生設計軟件中的拓撲優化零件)到工藝優化零件(例如,具有仿形冷卻通道或定制歧管設計的注塑模具)。這些“不可能的部分”中的大多數都具有一個共同的關鍵特征:復雜的曲線、形狀或空腔,它們根本無法通過傳統工藝從材料中去除。

 

可以在金屬 3D 打印機上制造的不可能零件的廣度尚未完全探索,因此尚未完全了解其應用。隨著金屬 3D 打印被制造業大眾所采用,我們可能會看到一種以 3D 打印作為一種工藝的獨特優勢為中心的新設計范式。金屬 3D 打印無疑為制造提供了另一種方法,開辟了以前禁止成本或設計的新機會。金屬 3D 打印將成為全球工程師、設計師和制造商的寶貴工具。


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