选择传统增材制造而非新兴技术:何时应选择成熟方法
熔融沉积建模(FDM),有时称熔丝制造(FFF),是一种自增材技术诞生以来就存在的制造工艺。S. Scott Crump在1980年代末和90年代初开发并商业化了该工艺,创立Stratasys后,FDM工艺已成为许多人眼中3D打印的代名词。
FDM 3D打印机通过加热喷嘴挤出热塑性丝材,将熔融塑料逐层沉积在构建平台上。层冷却后,零件完成。
使用FDM技术制造通常比使用Carbon数字光合成(DLS)、立体光刻(SLA)或HP多喷嘴融合(MJF)等更新增材技术更简单直接,因为它仅涉及热和塑料——无需槽、树脂或紫外光。
DLS和MJF等尖端增材制造技术令人兴奋并承诺新可能——但不一定是每个项目的最佳选择。产品团队常被新3D打印技术的新颖性和吸引力吸引,忽视了FDM等传统增材制造技术的优势。然而在许多情况下,FDM实际上能产生最佳结果。
为何选择传统增材制造而非新3D打印技术?
工程师应考虑使用传统增材制造而非新3D打印技术,因为这些方法经受了数十年的实战检验。FDM广泛使用数十年,拥比新技术更强大的知识库。因熟悉FDM流程并了解其局限,工程师和产品团队可自信构建并尝试创新设计。
在材料选项方面,传统增材制造领先于各种3D打印技术。FDM兼容多种热塑性塑料——从ABS到尼龙再到TPU——这些材料经过数十年测试、监管和广泛认可。事实上,习惯其他塑料制造工艺(如注塑成型)的工程师,可轻松用FDM机器用完全相同的材料制造零件。
相比之下,新兴3D打印技术材料仍在评估中,五六年后产品团队可能发现上一批次生产使用的材料并非确保长期性能的最佳选择。使用传统增材制造可完全消除这一潜在痛点。
此外,FDM是唯一兼容ULTEM®(PEI)的增材技术,ULTEM®是唯一获批用于航空航天行业的高性能热塑性塑料。使用传统增材制造,工程师可在严格监管行业追求更具挑战性、创新的用例。
FDM工艺带来更广泛设计和工程灵活性的另一因素是FDM机器及其工作空间的物理尺寸。FDM机器通常比新3D打印技术更大,能制造更大零件。MJF、SLA和DLS机器工作空间较小,限制了可制造零件尺寸。
最后,FDM在3D快速原型方面通常比新3D打印技术更可靠。该工艺快速、可靠、高效,非常适合创建多个原型而不增加成本。
在增材制造技术间选择
尽管有这些关键优势,传统增材制造也有缺点。例如,FDM通常不推荐用于面向消费者的产品或需要清洁表面光洁度的应用,因为丝材挤出常在零件上留下明显纹理差异。用FDM制造微小特征或晶格也有挑战。在这些情况下,利用新型3D打印技术更合理。
在增材制造技术间决策时,最好先考虑尺寸和几何形状。这些因素将大幅缩小候选工艺范围。若工程师想打印大型塑料零件,可确信FDM可能是制造的最佳选择之一。
若工程师想打印尺寸适中的零件,可考虑更广泛的工艺,同时记住Carbon DLS仅推荐用于比手掌还小的零件。若工程师想打印具有精细细节或高分辨率的面向消费者的产品,最好将评估范围缩小到DLS、SLS或MJF。
考虑尺寸和形状后,工程师和产品团队可更细致地考虑材料、成本、生产速度和产量等。
在专家建议指导下构建更好零件
在增材制造技术方面,新不总是更好。FDM开发三十多年前,但仍位列快速原型和大型零件制造顶级增材制造技术之列。
此外,它在可用材料方面领先于各种3D打印技术。尽管如此,新3D打印技术确实在某些情况下提供传统增材制造无法提供的东西。产品团队须尽职调查,确保为给定项目选择最适配的增材技术。
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