3D打印對模具行業(yè)的影響

2017-04-11 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

什么是3D打印?

3D打印(3DP)即快速成型技術(shù)的一種,它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),運(yùn)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(gòu)造物體的技術(shù)。

3D打印技術(shù)原理:3D打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代中期,3D打印機(jī)是基于于快速成型技術(shù)(Rapid Prototyping)的,以MIT最早發(fā)明的光固化成型原理的三維打印機(jī)為代表。3D打印技術(shù)與普通打印機(jī)工作原理基本相同,只是打印的耗材由傳統(tǒng)的墨水、紙張轉(zhuǎn)變?yōu)槟z水和粉末。精度越高能夠添加的材料越多,3D打印機(jī)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(jī)上的三維數(shù)模變成實物。

3D打印機(jī)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(jī)的電腦中就能進(jìn)行打印了。3D打印機(jī)的旁邊有電腦機(jī)箱相連,一個機(jī)箱是運(yùn)行三維建模軟件用,另一個則是連接3D打印機(jī)所用。3D打印機(jī)支持多種建模軟件,如Solidworks、Pro-e、UG、Maya、3Ds Max等。

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

3D打印能否替代模具行業(yè)?

面對3D打印行業(yè)發(fā)展趨勢,不少人擔(dān)憂3D打印將直接取代模具制造業(yè)。作者認(rèn)為短期內(nèi)3D打印短時間內(nèi)不會完全取代模具制造業(yè)的地位。 3D打印目前并不適合批量生產(chǎn),生產(chǎn)1件和生產(chǎn)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(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)則使得模具在大批量生產(chǎn)中占據(jù)明顯優(yōu)勢。材料性能差,強(qiáng)度,剛度,機(jī)械加工性等都遠(yuǎn)不如傳統(tǒng)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(xiàn)在雖然有一些新的金屬快速成型技術(shù)和快速成型技術(shù)和傳統(tǒng)加工比如鑄造的結(jié)合,提高了材料性能,但是如果要勝任大部分機(jī)械用途,比如要承力,傳遞扭矩等和進(jìn)一步機(jī)加工的話,還需要革命性的突破。加工精度低,且表面質(zhì)量差,所以往往成型完還要進(jìn)行后處理。

相比于3D打印來說,模具制造的工藝流程需要經(jīng)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(jìn)行生產(chǎn),工藝流程要復(fù)雜的多。而3D打印經(jīng)過建模軟件建模后,再截圖“切片”給打印機(jī)讀取橫截圖信息即可進(jìn)行打印生產(chǎn)。

而且模具制造企業(yè)的生產(chǎn)時間要比3D打印的生產(chǎn)時間要少得多。盡管模具生產(chǎn)的前期準(zhǔn)備比較多,但一旦萬事俱備,僅需幾秒鐘就可以生產(chǎn)出一個產(chǎn)品,但現(xiàn)階段的3D打印機(jī)卻需要3個小時乃至更長的時間才能生產(chǎn)出一件產(chǎn)品。所以,現(xiàn)階段3D打印很難在批量化生產(chǎn)環(huán)節(jié)中取代模具制造業(yè)。

但正如蘋果公司取代諾基亞,平板電腦取代紙質(zhì)書本,電動汽車取代傳統(tǒng)能源汽車,科技的進(jìn)步基本上是不可逆轉(zhuǎn)的?，F(xiàn)在技術(shù)不成熟不代表未來技術(shù)不會取得突破和進(jìn)步,現(xiàn)在不會取代不代表以后不會取代。目前,國內(nèi)的3D打印已經(jīng)在家電及電子消費(fèi)品、建筑、教育、模具檢測、醫(yī)療及牙科正畸、文化創(chuàng)意及文物修復(fù)、汽車及其他交通工具、航空航天等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了應(yīng)用。從長遠(yuǎn)來看,隨著3D打印技術(shù)的發(fā)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(jìn)步,和技術(shù)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(yè)從業(yè)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(guān)系。3D打印技術(shù)的成熟,反而可以為模具制造企業(yè)所用,企業(yè)利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)低效益的產(chǎn)品,而將模具制造技術(shù)用于生產(chǎn)附加值高、精密制造的產(chǎn)品, 高端的裝備制造業(yè),航空航天,醫(yī)療等行業(yè)。

作為一個模具設(shè)計人員乃至制造人員,面對日新月異的技術(shù)進(jìn)步,科技的發(fā)展,如果固步自封,老是用著自己很多年積累的模具經(jīng)驗,完全對新技術(shù)很排斥反感。那么被淘汰也是必然的事情,如果平時工作學(xué)習(xí)中多了解多學(xué)習(xí)3D打印設(shè)計與制造的技術(shù),不但適應(yīng)傳統(tǒng)的加工制造領(lǐng)域,還可以使用3D打印設(shè)備進(jìn)行設(shè)計和制造,這樣可以實現(xiàn)雙贏多贏的結(jié)果,豈不也是一件好事。

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