3D 打印与传统制造：方法和优势的专业比较

3D 打印或增材制造是根据 CAD 或数字 3D 模型构建 3D 模型的过程。在此过程中，材料逐层沉积以形成所需的物体。相比之下，传统制造工艺是指既定的制造技术，其中材料可以通过磨削、钻孔或机加工去除或浇铸到模具中。 

除了工作原理不同之外，3D打印和传统制造还有其他区别。传统制造需要大规模生产来摊销生产、工具和组装劳动力的前期和运行成本。而 3D 打印的制造成本与数量无关，因此对于较小的体积而言更经济。 3D 打印还提供了更大的设计灵活性，并且能够仅使用一台机器制造产品，而传统方法并不总是如此。在生产中小型物体时，3D 打印比许多传统制造方法要快得多。这种速度的提高是因为为传统制造中使用的铸件和模具创建工具需要时间。然而，传统制造比 3D 打印有更多的材料选择。

本文将进一步讨论3D打印与传统制造的区别，介绍其优缺点以及替代方案。

3D 打印定义以及与传统制造的比较

3D 打印作为一种技术，自 Chuck Hall 于 1983 年发明以来已经取得了很大进步。它最初被设计为一种快速原型制作方法，但现在已发展成为一种真正的制造工艺。 3D 打印为制造业提供了许多优势，包括设计自由度、创建复杂设计的能力、大规模定制以及经济高效的小批量生产方法。

3D 打印逐层打印物体，而不是像许多传统制造工艺那样的减材工艺，在减材工艺中，产品是从较大的材料块中切割出来的。因此，3D 打印产生的材料浪费更少。 3D 打印类型多种多样：直接能量沉积、树脂基打印机（或 VAT 聚合）、粘合剂喷射、材料挤出、材料喷射、粉末床融合和片材层压。所有形式的 3D 打印都属于这些类别之一。 3D 打印技术还提供了多种可用于打印物体的材料。目前使用 3D 打印的行业包括机器人、航空航天、汽车、医疗、牙科、体育和其他消费品。有关详细信息，请参阅我们的“什么是 3D 打印”指南。

下图 1 是 3D 打印物品的示例：

打印有MJF的零件

3D打印与传统制造相比有哪些优势？

与传统制造相比，3D 打印具有多种优势，包括：

1. 更多的设计自由。
2. 能够打印复杂的设计，无需额外费用。
3. 通常速度更快，特别是对于中小型对象。
4. 涉及更少的废料。
5. 可以将产品的制造和组装阶段结合起来。
6. 可以轻松用于创建自定义部件。
7. 这是一个完全自动化的流程，劳动力需求有限。
8. 它使用单个设备来处理创建对象的所有方面。

与传统制造相比，3D 打印有哪些缺点？

3D打印相对于传统制造的缺点是：

1. 与传统制造相比，它的材料选择较少。
2. 与大规模生产中的传统制造相比，该工艺的经济性较差。
3. 批量质量测试不适用于 3D 打印产品。
4. 打印质量可能不一致，因此因产品而异。

3D 打印是一种利用较小的基材（如树脂、细丝或粉末）生产零件的制造工艺。这与机械加工等传统制造不同，传统制造是从大量材料中切割出零件的形状。这使得 3D 打印在制造小批量、高度可定制的组件方面具有优势，无需预先设置和工具。

格雷格·保尔森

应用工程总监

传统制造的定义以及与 3D 打印的比较

制造业的历史可以追溯到 1900 年代的工业革命，当时原材料被转化为有用的产品。在此期间，人类劳动（至少部分）转向化学制造和机械。传统的制造工艺主要是减材制造。这意味着物体被加工或以其他方式从较大的材料块中移除。传统的制造方法可分为四大类：模制、成型、机械加工和连接。这些工艺通常更适合大规模制造，主要是由于加工、成型和/或铸造成本，以及工艺的整体有限的设计灵活性。简而言之，例如，如果只生产 50 件，定制产品的成本就不合理，因为很难收回开发定制所需的前期费用。

与 3D 打印相比，传统制造最显着的优势之一是它提供了广泛的材料选择。该流程也更加成熟。然而，3D 打印在设计灵活性、成本和速度方面具有优势。  传统制造工艺通常用于大规模生产由木材、钢材或塑料等材料制成的产品的行业。其中包括生产家具、塑料瓶或罐、玩具、纺织品和行李箱。下图2是数控机床的示例：

Xometry 的 CNC 机床

与3D打印相比，传统制造有哪些优势？

下面列出了传统制造工艺相对于 3D 打印的一些优势：

1. 最适合大规模生产。 
2. 可以通过传统制造工艺进行批量质量检查。  
3. 大多数传统制造工艺都具有良好的可重复性。
4. 传统工艺提供了更广泛的材料选择。 

与3D打印相比，传统制造有哪些劣势？

与 3D 打印相比，传统制造工艺的一些局限性包括：

1. 单个零件通常涉及使用许多流程和机器。
2. 传统制造不太适合小批量定制产品。
3. 减材（传统）制造通常会浪费大量材料。 
4. 传统方法需要更多的劳动力，而且成本更高。

3D打印与传统制造对比表

下面的表 1 比较了 3D 打印与传统制造：

表1. 3D打印与传统制造的比较

属性 3D打印 传统制造

属性

交货时间

3D打印

快

传统制造

慢

属性

材质选择

3D打印

好

传统制造

优秀

属性

表面光洁度

3D打印

中等

传统制造

优秀

属性

盈利能力

3D打印

与规模无关

传统制造

规模化生产

属性

设计复杂度

3D打印

是的

传统制造

没有

属性

可定制性

3D打印

是的

传统制造

没有

3D 打印非常适合小批量制造、复杂或定制零件、完全组装的组件和快速生产。然而，传统制造方法在简单物体的表面光洁度和大批量生产方面具有优势。 

3D 打印与传统制造：领先成本比较

3D 打印与传统制造的成本比较取决于生产的单位数量。传统方法的初始成本相当高，但大规模生产使得这种方法非常经济。 3D打印的成本与数量无关；本质上，每单位有统一费率。  

3D 打印与传统制造：速度比较

众所周知，3D 打印比传统制造快得多。这主要是由于传统工艺在生产开始之前的成型和铸造步骤。对于 3D 打印来说，这不是问题。通过 CAD 或 3D 建模软件创建设计，然后 3D 打印机打印模型。 

3D 打印与传统制造：产量比较

传统制造工艺是成熟的工业工艺，以其可用于大批量生产的能力而闻名，而 3D 打印则非常适合快速原型制作或小规模生产。因此，传统工艺主要用于批量生产简单设计，例如塑料瓶。另一方面，3D 打印提供了出色的设计灵活性和定制性。它可用于对设计进行故障排除，并在批量生产之前对设计进行细微调整。  

3D 打印与传统制造：材料比较

尽管 3D 打印正在扩大其材料选择并提供相当多的选择，但传统制造工艺提供了更广泛的材料选择和范围。然而，3D打印技术的不断发展几乎可以肯定，在不久的将来它将能够在材料范围上与传统制造工艺竞争。 

3D 打印和传统制造的相互替代方案是什么？

3D 打印和传统制造的替代方案是：

• 快速加工 ：通过快速模具生产工具或模具，使制造商能够快速生产具有工具功能的零件。大多采用小批量注射成型。快速模具与3D打印和传统制造类似，都是通过3D打印和数控加工（传统制造中主要的减材制造方法之一）来快速生产零件。

3D打印与传统制造有何相似之处？

除了生产工作零件的能力外，3D 打印与传统制造并没有太多相似之处。

除了传统制造之外，3D 打印还有哪些比较？

3D 打印的另一种替代方案是：

• 3D 打印与激光切割： 3D 打印（特别是 SLA、SLS 和 SLM）和激光切割的相似之处在于，这两种技术都使用激光来生产零件。

除了 3D 打印之外，传统制造还有哪些比较？

传统制造的另一种替代方法是：

• 传统制造与智能制造： 智能工厂与智能制造相关，将传统制造流程和机械数字化。 

摘要

本文对比了 3D 打印和传统制造工艺，看看它们在方法、材料选择、产量和其他因素方面有何不同。要了解有关 3D 打印或传统制造工艺的更多信息，请联系 Xometry 代表。

Xometry 提供广泛的制造能力，包括 3D 打印和其他增值服务，满足您的所有原型设计和生产需求。请访问我们的网站了解更多信息或索取免费、无义务的报价。

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迪恩·麦克克莱门茨

Dean McClements 是机械工程荣誉学士学位毕业生，在制造业拥有二十多年的经验。他的职业生涯包括在 Caterpillar、Autodesk、Collins Aerospace 和 Hyster-Yale 等领先公司担任重要职务，在那里他对工程流程和创新有了深入的了解。

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