增材制造和传统制造如何互补

增材制造，也称为 3D 打印，是通过使用 3D 对象扫描仪或计算机辅助设计 (CAD) 软件以精确的几何形状逐层沉积材料来创建产品的过程，这与传统的减材制造工艺不同从一块材料中去除层以构建设计。例如，将金属条切成小块是传统制造过程的一个非常简单的例子。然而，随着 3D 打印的广泛普及和更合适的金属的出现，制造商期待在生产线上应用这两种工艺。其目的是将增材制造与传统制造相结合，作为一种互补工艺，提供完美的产品加工。

下面，我们将讨论增材制造的优势，以及如何将增材制造与传统制造结合使用来创造高质量的产品。

增材制造日益普及

近年来，许多机械师、制造商和制造商越来越多地使用增材制造，因为它提供了许多好处，例如减少材料浪费。在这里，我们将更深入地详细介绍其中的一些优势。

最适合快速原型和备件设计

3D 打印的逐步发展使波音、通用电气和西门子等大型制造商能够轻松创建复杂的原型设计。西门子正在使用增材制造技术为其不同产品制造备件，在某些情况下将维修时间缩短至 90%。此外，西门子只根据需要打印它们，从而降低了与生产过剩和其他物流相关的成本。

减少材料浪费

使用大块钛生产航空航天部件会产生高达 90% 的浪费。除非制造商考虑回收残余物，否则他们只会在废物管理方面增加更多运营成本。 3D 打印以所需的精确形状逐层添加材料的内在能力减少了通常由需要去除多余材料以创建设计的减材制造方法造成的材料浪费。

缩短制造时间

由增材制造工艺制成的各种金属零件成本更低，因为制造所需的时间大大减少。无需使用工具、模具或模具即可轻松生产复杂的形状。由于零件是在机器外打印的，因此设计复杂结构（例如格子或蜂窝）所需的时间更少。

尽管具有许多技术优势，但增材制造并不能完全取代传统的制造技术。通过增材制造生产的零件可能仍需要机加工才能获得所需的表面光洁度。因此，许多制造商正在考虑采用两种工艺的混合模型。

混合模型：利用增材制造和传统制造作为互补过程

混合制造是一种将 CNC 加工和增材制造相结合的工艺，制造商使用 3D 打印技术作为工具来扩大其设计范围，同时依靠传统的 CNC 工艺将所需的产品带到桌面上。

那么，为什么有时需要将增材加工和传统制造相结合作为补充工艺呢？虽然增材制造可以快速轻松地生产出复杂的几何形状，但它提供的精度低于 CNC 加工，因为 3D 打印机生产的零件通常只是接近最终形状。另一方面，使用传统制造方法创建复杂形状要困难得多，但这些方法可以保持更严格的公差，并且可以更轻松地创建所需的产品表面光洁度。

下表总结了这两种方法的优缺点。

混合制造利用了两种制造工艺的优点，并涉及依次应用增材和减材工艺。例如，最初可以执行增材制造方法，例如定向能量沉积 (DED)，该方法使用激光或电子束在材料通过喷嘴沉积到构建平台时熔化材料，以创建零件。然后可以对零件进行 CNC 加工，以达到所需的表面光洁度和公差。

其他可以与传统制造工艺相结合的流行增材制造方法包括：

• 粉床融合： 激光或电子束用于熔化和融合材料粉末以形成 3D 零件。虽然此过程与 DED 相似，但它的材料沉积方式有所不同。
• 金属粘合剂喷射： 在大批量应用中尤其常见的是，将液体粘合剂沉积在薄薄的粉末层上，本质上是粘合在一起以逐层创建对象。

所有这些过程都可以使用单个混合机器执行，由有限数量的人在安全距离内进行编程和操作。通过使用单台机器实现混合制造，产品或零件可以在单一设置中打印和加工，从而减少出错的机会。

使用混合机器的其他好处包括：

• 减少设备资本支出
• 更快的交货时间
• 所需的库存存储更少，节省占地面积
• 能够在零件生产时对其内部进行加工，从而实现卓越的质量控制

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