3D打印的最大亮點(diǎn)是高價(jià)值、小批量的生產(chǎn)，這與注塑成型相反。以下是這兩種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，并就何時(shí)從一種技術(shù)轉(zhuǎn)向另一種技術(shù)提供了有意義的建議。

3D打印第一次登上頭條是因?yàn)橐徊靠苹眯≌f《星際迷航》，夸張的媒體報(bào)道將這項(xiàng)技術(shù)定位為“任何人都可以制造任何東西”的過程。毫無(wú)疑問的，當(dāng)時(shí)的技術(shù)進(jìn)程并不能做到多么高的精度。主流看法含糊其辭，對(duì)這項(xiàng)技術(shù)不屑一顧。
然而，今天的3D打印無(wú)疑是一項(xiàng)工業(yè)配套產(chǎn)業(yè)，具有可達(dá)到的生產(chǎn)級(jí)效率。與這些技術(shù)同時(shí)發(fā)展的，還有我們看待這項(xiàng)技術(shù)的觀點(diǎn)。“3D打印”或最初的“快速成型”不再是大多數(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室中流行的短語(yǔ)；現(xiàn)在，“加法制造”或更簡(jiǎn)略地說，AM，是首選的術(shù)語(yǔ)，將這些逐層工藝直接放在制造領(lǐng)域。

大約十年前夸大的承諾現(xiàn)在是可實(shí)現(xiàn)的：生產(chǎn)、規(guī)模、質(zhì)量、驗(yàn)證和數(shù)量都是正在發(fā)生的事實(shí)。
在某些情況下與工具箱中的任何工具一樣，細(xì)微差別對(duì)于方案的適用性至關(guān)重要。畢竟，當(dāng)你只有一把錘子時(shí)，一切看起來都像釘子。今天的工具箱要強(qiáng)大得多，給我們留下了選擇和必要的資源來做出明智的決定：我什么時(shí)候需要錘子？我什么時(shí)候還需要?jiǎng)e的東西？
更重要的是：我什么時(shí)候需要注塑成型，什么時(shí)候需要3D打印？

注塑成型

樂高注塑模具

歷經(jīng)考驗(yàn)與證實(shí)，注塑成型(IM)已經(jīng)縱橫幾十年。在19世紀(jì)末獲得專利，隨著二戰(zhàn)要求低成本、大批量生產(chǎn)，IM在幾十年后蓬勃發(fā)展起來。從那以后，便經(jīng)久不衰。IM在現(xiàn)代制造環(huán)境中幾乎無(wú)處不在，也許對(duì)注塑成型最好的描述是：一個(gè)你熟悉的魔鬼;它有它的缺陷和局限性，但你對(duì)它很熟悉，通常是可靠的。然而，IM會(huì)被新來者AM取代嗎?

優(yōu)點(diǎn)：

注塑成型的規(guī)模、速度、均勻性符合大批量生產(chǎn)的要求。能夠可靠地處理大量的材料，注塑成型提供了可預(yù)測(cè)性和質(zhì)量。此外，使用的工藝越多，生產(chǎn)的零件就越多，解決方案的成本效益就越高。雖然IM設(shè)置可能是一項(xiàng)巨大的前期投資，但隨著其使用規(guī)模的擴(kuò)大，其ROI也是巨大的。事實(shí)上，同行評(píng)議的研究表明，“注塑成型是大規(guī)模生產(chǎn)具有復(fù)雜形狀的小型、精確聚合物部件的最佳方法。”

缺點(diǎn)

注塑成型是一個(gè)眾所周知的制造過程，但自然也不是沒有它的局限性。設(shè)計(jì)和制造IM的技術(shù)和費(fèi)用是非常重要的，實(shí)際上生成一個(gè)新設(shè)計(jì)的增加時(shí)間也是非常重要的。

眾所周知，IM的設(shè)計(jì)制造過程是漫長(zhǎng)的，通常是非線性的。作為一種基于成型的技術(shù)，IM依賴于可拆卸模具，這扼殺了低零件數(shù)量和復(fù)雜內(nèi)部幾何形狀的設(shè)計(jì)能力。此外，制作這些模具會(huì)使生產(chǎn)時(shí)間增加數(shù)周甚至數(shù)月。

雷點(diǎn)

總之，IM可以可靠地生產(chǎn)高質(zhì)量的零部件，但這需要一段時(shí)間。當(dāng)需要少量的最終使用產(chǎn)品時(shí)，注塑成型可能會(huì)增加時(shí)間和成型成本，從而抵消理想的ROI。隨著新的解決方案進(jìn)入市場(chǎng)并證明了他們的優(yōu)勢(shì)，也就預(yù)示了注塑成型將失去其在生產(chǎn)中的一些主導(dǎo)地位。

3D打印

3D打印是生產(chǎn)領(lǐng)域的新成員，它可以是一種令人興奮的淘系的結(jié)合——新的形狀，復(fù)雜的形式，高價(jià)值/小批量的生產(chǎn)，所有這些都是按照越來越嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)逐層建造的。自19世紀(jì)以來，隨著現(xiàn)代專利追溯到20世紀(jì)80年代，3D打印從底層重新思考制造。更多的監(jiān)督、標(biāo)準(zhǔn)和驗(yàn)證正在見證技術(shù)更多地進(jìn)入生產(chǎn)領(lǐng)域，并最終開始實(shí)現(xiàn)早期被夸大的預(yù)期。

優(yōu)點(diǎn)

隨著聚合物、金屬、廢棄物甚至生物材料的能力，3D打印幾乎探索了所有的材料領(lǐng)域。自然，在實(shí)驗(yàn)室探索和現(xiàn)實(shí)應(yīng)用之間存在著巨大的鴻溝，而3D打印已經(jīng)開始填補(bǔ)這一鴻溝。

3D打印的大規(guī)模生產(chǎn)正在進(jìn)入商用化的重要階段，助聽器是早期廣泛采用的最重要領(lǐng)域。消費(fèi)者可以在零售商店購(gòu)買3D打印的中底鞋，也可以通過智能手機(jī)應(yīng)用定制適合他們腳的個(gè)性化鞋墊。假肢和矯形器等醫(yī)療產(chǎn)品也可以專門為佩戴者定制。與傳統(tǒng)技術(shù)一起生產(chǎn)，3D打印補(bǔ)充了一個(gè)主要的過程，以創(chuàng)造下一代最終用途產(chǎn)品。

AM對(duì)生產(chǎn)的好處是多方面的。復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以直接合并到一個(gè)成品件，因?yàn)檎麄€(gè)產(chǎn)品是一次性生產(chǎn)的，減少了零件數(shù)量和連接的薄弱環(huán)節(jié)。更容易實(shí)現(xiàn)輕量化，例如通過晶格結(jié)構(gòu)或簡(jiǎn)單地通過減少零件數(shù)量，這對(duì)于航天和汽車等對(duì)重量敏感的行業(yè)非常重要。更快的上市時(shí)間也是一個(gè)主要考慮因素，因?yàn)?/span>3D打印機(jī)可以本地化生產(chǎn)。更重要的是，3D打印還省去了對(duì)工具的需求，省去了許多制造過程中時(shí)間密集的階段。不斷有更多經(jīng)過驗(yàn)證的材料進(jìn)入市場(chǎng)，將熟悉的材料帶到一個(gè)新的領(lǐng)域。

此外，隨著3D打印的開始，與注塑成型之間的橋接生產(chǎn)也越來越凸顯其價(jià)值。在COVID-19大流行的早期，當(dāng)個(gè)人防護(hù)設(shè)備(PPE)和呼吸機(jī)的必要部件供應(yīng)短缺，而現(xiàn)在需要它的需求很高時(shí)，3D打印加強(qiáng)了為醫(yī)療專業(yè)人員和患者提供所需的設(shè)備，而IM則加強(qiáng)了生產(chǎn)以滿足更廣泛的需求。有些仍在使用的技術(shù)或產(chǎn)品，因?yàn)?/span>3D打印可能增強(qiáng)了設(shè)備的效能。

缺點(diǎn)

AM仍然是一項(xiàng)新興技術(shù)，盡管它最近不斷發(fā)展和成熟。第一次采用該技術(shù)需要一個(gè)重要的學(xué)習(xí)曲線，因?yàn)榫―FM的產(chǎn)品設(shè)計(jì)師必須在DfAM中學(xué)習(xí)一套新的技能——增材制造設(shè)計(jì)。在不喜歡高風(fēng)險(xiǎn)的部門中，驗(yàn)證是關(guān)鍵的，新設(shè)備在培訓(xùn)和投資方面很昂貴，在了解完整的ROI之前，他們會(huì)猶豫是否采用。通常，公司內(nèi)部會(huì)采用單一的可靠的生產(chǎn)方式，而使用am的部門傾向于在一個(gè)成熟的公司中像一個(gè)初創(chuàng)公司一樣運(yùn)行。

盡管阿科瑪、巴斯夫、創(chuàng)創(chuàng)、漢高、薩比克等巨頭紛紛涉足3d打印領(lǐng)域，但與傳統(tǒng)制造業(yè)相比，AM的整體產(chǎn)品組合要小得多。

工藝標(biāo)準(zhǔn)雖然發(fā)揮了越來越大的作用，但也落后了。許多潛在的采用者甚至不能考慮3D打印，因?yàn)閲?guó)防和其他政府授權(quán)的組織在討論過程的范圍內(nèi)受到限制。在更多的標(biāo)準(zhǔn)得到認(rèn)可和來自所有層面的更多支持之前——例如拜登總統(tǒng)的2022年AM前進(jìn)計(jì)劃將覆蓋范圍擴(kuò)大到全國(guó)、地方和國(guó)際——采用率將繼續(xù)低于理論上可能的水平。

雷點(diǎn)

在很多方面，AM仍然是一個(gè)未知數(shù)。更少的材料，更低的采用率，更少的培訓(xùn)，更慢的絕對(duì)每件速度結(jié)合在一起成為一個(gè)困難的采用公式。一些“大玩家”對(duì)AM投資保密，并將其作為“秘密武器”的競(jìng)爭(zhēng)秘密，這也阻礙了許多AM供應(yīng)商兜售其最大成功故事的能力。

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