快速制造指南

对于任何新兴或扩张的业务，寻求将产品更快推向市场的解决方案至关重要。快速制造可以加快和提高生产的灵活性，并有助于减少与定制产品和小批量系列零件的传统制造相关的时间和成本。

在本指南中，了解当今可用的不同快速制造方法和解决方案，以及如何使用它们为您的业务选择合适的方法和解决方案。

什么是快速制造？

快速制造代表不同的制造工艺，这些工艺能够快速灵活地生产用于定制产品、小批量批量制造或桥梁生产的最终用途部件。

大多数传统制造工艺（例如注塑成型和铸造）都需要制造成本高且耗时的工具。相比之下，快速制造过程允许以较低的成本和时间投入生产复杂的零件。

快速制造涉及多种不同的过程，例如增材制造、CNC 加工和快速加工。这些方法中的大多数还结合了数字设计和软件自动化来加速制造过程。

快速制造与快速原型制作

快速原型制作是一组技术，用于在产品开发过程中使用三维计算机辅助设计 (CAD) 数据快速制造物理零件或组件的比例模型。借助快速原型制作，设计师和工程师可以比以往更快地直接从 CAD 数据创建原型，并根据实际测试和反馈对其设计进行快速和频繁的修改。

由于这些零件或组件通常使用增材制造技术而非传统的减材方法构建而成，因此该短语已成为增材制造和 3D 打印的同义词。

多年来，随着快速原型工具的不断发展，公司现在可以使用这些相同的技术来创建最终用途的零件。得益于弹性材料和不断降低的成本，企业可以越来越多地使用这些工具来替代传统的制造工具或补充他们的工作流程，以加快成品的周转。

快速制造与增材制造

增材制造 (AM) 或 3D 打印技术通过逐层连续添加材料直到创建物理零件，从计算机辅助设计 (CAD) 模型创建三维零件。

增材制造技术不需要工具，可以为原型或制造创建复杂的设计，否则成本太高或太耗时，使它们成为广泛的工程和制造应用的理想选择。

增材制造技术是快速制造所依赖的一些过程，作为制造新零件的一种方式。通过生产快速模具，增材制造还可以减少与传统制造工艺相关的交货时间和成本。

快速制造方法

快速制造依赖于各种工具和流程来创造产品。其中包括增材制造、CNC 加工等减材工具以及用于传统制造方法的快速工具。

增材制造

熔融沉积建模 (FDM)

FDM 3D打印也称为熔丝制造（FFF），是一种3D打印方法，通过熔化和挤出热塑性长丝来构建零件，打印机喷嘴将其逐层沉积在构建区域。

FDM 是消费级使用最广泛的 3D 打印形式，受到业余爱好者 3D 打印机的推动。然而，工业 FDM 打印机也很受设计专业人士和制造商的欢迎。

与其他塑料 3D 打印工艺相比，FDM 具有最低的分辨率和精度，并不是打印复杂设计或具有复杂特征的零件的最佳选择。通过化学和机械抛光工艺可以获得更高质量的饰面。工业 FDM 3D 打印机使用可溶性支撑来缓解其中一些问题。

FDM 适用于一系列标准热塑性塑料，例如 ABS、PLA 及其各种混合物。工业 FDM 打印机还提供范围更广的工程热塑性塑料甚至复合材料。对于制造业，FDM 打印机特别适用于生产简单的零件，例如通常可以加工的零件。

立体光刻 (SLA)

SLA 3D 打印机使用激光在称为光聚合的过程中将液态树脂固化成硬化塑料。 SLA 具有高分辨率、精确度和材料多功能性，因此成为专业人士中最受欢迎的流程之一。

SLA 部件具有所有塑料 3D 打印技术中最高的分辨率和精度、最清晰的细节和最光滑的表面光洁度，但 SLA 的主要优势在于其多功能性。材料制造商创造了具有广泛光学、机械和热性能的创新 SLA 光聚合物树脂配方，以匹配标准、工程和工业热塑性塑料。

SLA 是需要严格公差和光滑表面的高度详细零件的绝佳选择，例如模具、图案和其他功能性最终用途零件。 SLA 用于从牙科到珠宝、医疗保健、模型制作以及越来越多的消费品等一系列行业的快速制造。

SLA 3D 打印可用于多种应用，包括快速制造定制耳机、医用棉签和鞋底。

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选择性激光烧结 (SLS)

选择性激光烧结是工业应用中最常见的增材制造技术，因其能够生产强大的功能部件而受到不同行业工程师和制造商的信赖。

SLS 3D 打印机使用高功率激光融合聚合物粉末的小颗粒。未熔化的粉末在打印过程中支撑部件，无需专用支撑结构。这使得 SLS 非常适合复杂的几何形状，包括内部特征、底切、薄壁和负特征。 SLS打印生产的零件具有优异的机械特性，强度与注塑件相似。

SLS 3D 打印可以为小批量制造、大规模定制消费产品和替换零件等应用生产坚固的功能零件。

在制造方面，SLS 3D 打印用于小批量制造、新型大规模定制消费品的生产、更换零件的生产以及持久耐用的夹具和固定装置（例如夹子和夹具）和工具。 SLS 还可用于在内部制造即用型、针对特定患者的医疗设备，例如假肢、矫形器（即肢体置换 + 支架）、手术模型和工具。

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CNC 工具

与 FDM、SLA 或 SLS 不同，计算机数控 (CNC) 工具是减材制造工艺。它们从塑料、金属或其他材料制成的实心块、棒或棒开始，通过切割、钻孔、钻孔和研磨去除材料而成型。

CNC 工具包括 CNC 加工，它通过旋压工具和固定零件（铣削）或旋压零件和固定工具（车床）去除材料。激光切割机使用激光以高精度雕刻或切割各种材料。水刀切割机使用混合有磨料和高压的水来切割几乎任何材料。 CNC 铣床和车床可以有多个轴，这使它们能够管理更复杂的设计。激光和水刀切割机更适合平面零件。

CNC 工具可以将塑料、软金属、硬金属（工业机器）、木材、亚克力、石材、玻璃、复合材料制成零件。对于快速制造，它们非常适合为各种行业生产定制或小批量的最终用途零件、结构零件和工具。

与增材制造工具相比，CNC 工具的设置和操作更复杂，而某些材料和设计可能需要特殊的工具、处理、定位和加工。与增材工艺相比，这使得一次性零件成本更高，更适合小批量生产。

快速工具

混合制造将快速制造工具与传统制造工艺（如注塑成型、热成型或铸造）相结合。它通过提高灵活性、敏捷性、可扩展性和成本效率来增强生产过程。因此，它使制造商能够快速满足不断变化的业务需求。

一种用于真空成型产品包装的3D打印模具。

• 工具

构建能够经受工厂车间严酷考验的定制工具，并有助于解决最棘手的制造挑战。验证制造工艺、解决 DFM 问题并通过直接打印工具来提高灵活性，这些工具适用于从注塑成型到 CNC 弯管的各种应用。

• 夹具和固定装置

通过在内部进行夹具和固定装置生产来降低成本并提高敏捷性，没有最低订购量、没有刀具路径编程（用于 3D 打印）、广泛的材料选择和低资本设备成本.使用可改进装配或 QA 流程的夹具和固定装置，不断改进产品并快速有效地对生产线上的问题做出响应。

白皮书

使用 3D 打印模具进行小批量快速注塑

下载我们的白皮书，了解在注塑成型过程中使用 3D 打印模具以降低成本和缩短交货时间的指南，并查看 Braskem、Holimaker 和 Novus Applications 的实际案例研究。

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设计夹具和; 3D 打印固定装置

下载降低生产夹具和固定装置的成本和交货时间的白皮书。

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选择正确的快速制造工艺

随着制造工艺的不断发展，由于设备、材料和规模经济的改进，从一种技术转向另一种技术的转折点正在发生变化。

随着硬件和材料的改进以及单件成本的持续下降，快速制造工具正在向更广泛的中小批量应用开放。

选择快速制造工艺时，请考虑以下因素：

• 表格： 您的零件是否具有复杂的内部特征或严格的公差要求？根据设计的几何形状，制造选项可能会受到限制，或者可能需要对制造进行重大设计 (DFM) 优化以使其生产经济。

• 数量/成本： 您计划制造的零件总量或年产量是多少？一些制造过程的工具和设置的前期成本很高，但生产的零件在每个零件的基础上都很便宜。相比之下，小批量制造流程的启动成本较低，但由于周期时间较慢、自动化程度较低和人工劳动，每个零件的成本保持不变或在产量增加时仅略有下降。

• 交货时间： 您需要多快生产零件或成品？有些流程可在 24 小时内制造出第一批零件，而某些大批量生产流程的工具和设置则需要数月时间。在某些情况下，快速加工可以显着缩短交货时间。

• 材料： 您的产品需要承受哪些压力和应变？给定应用的最佳材料由许多因素决定。成本必须与功能和美学要求相平衡。考虑您的特定应用的理想特性，并将它们与给定制造工艺中的可用选择进行对比。

外包与内部生产

希望利用快速制造工具的力量的企业可以选择将工作外包给服务机构或内部生产。

3D Hubs、Protolabs、Fictiv 或当地服务机构等公司可按需提供制造和快速原型制作服务。这些机构通常拥有多种可用技术，包括增材和减材工艺。

外包给服务机构的主要缺点是成本和交货时间。与传统制造方法相比，快速制造的最大好处之一是它的速度，当外包零件需要一周甚至数周才能到达时，速度会迅速减少。

外包零件的制造通常也非常昂贵。但是，根据零件数量和打印量，只需投资购买 3D 打印机并在内部打印，企业就可以在几个月内实现收支平衡。

快速制造入门

传统方法在制造中仍然占有一席之地，因为它们更适合大规模生产。但越来越多的公司正在转向快速制造，以此作为进行小批量生产的一种方式。技术进步和有益的相关流程（例如快速生产工具和混合制造）在这一转变中具有影响力。

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