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增材制造:企业决策者须知的 3D 打印五大核心洞见

3D 打印与增材制造未来数年将爆发式增长。但有意采纳技术的企业面对眼花缭乱的术语、工艺、技术。以下五大核心洞见助您破局。

增材制造(AM),即 3D 打印,将迎来大幅增长。Statista 与 Fortune Business Insights 分别预测 CAGR 26.4% 与 25.8%,后者预测 2026 年全球 3D 打印市场达 517.7 亿美元。

简言之,现在切入增材制造正当其时。

但入局者面临术语、工艺、技术的暴风雪:SLA(光固化)、DLP(数字光处理)、FDM(熔融沉积建模)等仅冰山一角。问题在于:“设计师与制造商如何知从何入手?哪类 3D 打印机最契合需求与预算?”

不妨问问 Senvol LLC(纽约 AM 软件咨询公司)总裁 Zach Simkin。其产品服务“让企业获取/生成/分析 AM 数据”。旗下 Senvol Database 免费提供 1500+ 工业增材制造设备与 3200+ 材料的可检索详情。

“须知‘增材制造’实为统称,包含多种截然不同的技术形态,”Simkin 说。“美国材料与试验协会(ASTM)定义七大 AM 工艺分类,从常见的材料挤出、粉末床熔融,到鲜为人知的片材层压等。”

Simkin 称其公司是 America Makes 成员,该组织为 AM 社区提供宝贵信息与支持。Stratasys Ltd.(明尼苏达 Eden Prairie 3D 打印机厂商,创始人 Scott Crump 1989 年发明并专利 FDM)也是成员。

MakerBot Industries LLC(布鲁克林,Stratasys 子公司)工程副总裁 Michael Mignatti 给有意投资 3D 打印机者建议,无论机器前贴谁的 logo:

一、熟悉工作流

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初次接触 3D 打印,工作流可能超预期。如:机器出件常需后处理步骤才能使用——支撑移除与模型清理、打磨抛光达表面光洁度、嵌件安装等。每种技术步骤不同,务必搞清,免得首打惊喜或失望。

二、能优化则优化

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技术仍相对年轻。3D 打印机电子复杂、运动部件多、我们用熔融塑料。无论谁的机器,失败打印不可避免。别灰心。零件非必专为 3D 打印设计,但有优化手段提高成功率。上手后成本能,虽有学习曲线。

三、做足功课

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技术多(FDM、SLA、DLP 等),各有长短。审视应用选最贴合技术。FDM 打印机最流行因易用、材料丰富、用途广:终端部件、功能原型、夹具治具、外观件等。

四、材料为王

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多数 FDM 机打印 PLA、PETG 等通用材料。进阶至 ABS、PC、尼龙、PEKK、碳纤维等工程级材料,打印难度显著跃升。部分材料需受控环境(加热/无氧腔体),部分需专用挤出机与系统。务必明确意向材料且机器能稳定打印。

五、大不一定好

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与许多人建议相反,大成型尺寸非总是优。虽诱人未来化、买预算内最大成型尺寸,但未必合理。大件打印极耗时,尤其带支撑,不总实用。罕见大尺寸需求时,外协服务商更划算。当然,决策须基于您独特需求。

前述 Mignatti 观点无论您用何机器、拟买何机器均适用。但必须回到 Simkin 点:七大 3D 打印技术并存,各有长短。MakerBot 与母公司 Stratasys 覆盖 FDM、SLA、PolyJet 三类;竞品 SLS(选择性激光烧结)、DMLS(直接金属激光烧结)、粘结喷射等对制造业同等相关。

3D 打印技术分类

3D 打印新手速览,按国际标准化组织(ISO/ASTM 52900)分类的增材制造技术:

均逐层自底向上构建零件/特征,均需后处理支撑移除(含清洁、打磨、机加工)。

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槽光聚合含立体光刻(SLA)与数字光处理(DLP)。顾名思义,用光敏树脂槽+可动构建平台+紫外光源(激光/数字投影)“固化”每层液态树脂。

粉末床熔融(PBF)打印机用激光熔融/熔化细沙状粉末颗粒制造金属/塑料件。GE Aviation 等企业近年因 3D 打印 LEAP 发动机燃油喷嘴登上新闻,但此重要技术应用远不止此。

增材制造:企业决策者须知的 3D 打印五大核心洞见

片材层压(SL)常称层压物体制造(LOM),将激光切割纸片层层粘合构建零件。新系统转用纤维增强复合材料替代纸张,适配航天汽车大型结构件。

还有更多。电子束熔融(EBM)顾名思义用电子枪而非激光熔融金属粉末。粘结喷射(BJ)向塑料粉末床喷射胶状液体粘结剂。材料喷射(MJ)向构建平台喷涂液态光聚合物再用紫外光固化。50 美元可买完整规格:ISO/ASTM 52900:2015。

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