克服增材制造关键障碍：实用指南

发布于2022年10月26日

原文发布于fastradius.com 2022年10月26日

3D打印，即增材制造，是相对较新技术，但已走得很远。自1980年代发明以来，3D打印在制造业日益普及，2021年全球3D打印市场值126亿美元，预计2026年增至348亿美元。

虽Adidas和Rawlings等公司用3D打印技术创造创新新产品，增材制造在工业规模采用仍面临挑战。研究显示63%使用增材制造的企业仅用于原型，仅21%用于生产其他方法无法制造的物品。

增材制造常见挑战

生产级3D打印机比工业CNC机床或注塑机便宜，但增材制造设备仍可能昂贵。Stratasys调查中25%受访者将设备成本列为使用增材制造的首要挑战。这不奇怪：攒钱付3D打印机首付需时，多数企业需多台处理订单量，意味着投入更多资金。有些公司单纯无法证明资本支出合理。

然后是制造和加工成本本身。同一Stratasys调查中，16%受访者称增材制造相关制造成本为首要顾虑。虽3D打印机高度自主，仍需人员发送数字文件、确保打印机配置正确、启动打印。多材料熔融沉积建模（FDM）打印可能需人员中途换丝、依材料和打印机调整喷嘴、打印速度、回抽设置、床温。打印完成后，仍需人员移除支撑结构、后处理零件达成优质表面光洁度。

超出制造加工成本是增材设备维护成本。无适当维护3D打印机会故障，公司等待替换零件到货时数天（甚至数周）无新零件。FDM打印机维护形式包括例行调整皮带张力、清理喷嘴积累塑料。多喷头熔融（MJF）打印机需定期喷头和加热灯维护，每年可达数千美元，立体光刻（SLA）打印机需定期树脂罐维护甚至更换。时间累积，这些维护成本肯定增加。

增材制造打印完成后也带来挑战。大多数3D打印件需某种后处理，耗时增加单位总人工和间接成本。例如SLA件出机器即覆盖粘性多余树脂，需溶剂清洗。FDM件常因明显层纹或支撑结构留下的表面瑕疵需打磨或蒸汽抛光。考虑这些问题，9%调查受访者将后处理要求列为增材制造首要挑战并不奇怪。

也值得注意增材制造比传统制造方法年轻得多。注塑和CNC加工用了数十年，已有庞大兼容材料数据库和全球公认材料标准，增材制造材料选择更有限、既定材料标准更少。

幸运的是，增材制造越来越流行，更多企业投资开发、标准化、认证增材材料。事实上，2021年增材制造主要趋势之一是新型增材材料引入。最终，这研究将使制造商缩小增材制造与其他技术间差距。各行业建立全球公认标准也将助增材制造在制造版图中站稳脚跟。

增材制造技术挑战

比较注塑和CNC加工，增材制造工艺可预测性和重复性可能较低。例如，增材制造件常经后处理改善表面光洁度，若控制不当易受人为误差影响，导致组件无法满足严格公差要求。这在需极高精度行业（如航空航天、汽车）使用增材制造时构成挑战。

虽增材制造让公司无需额外组装即可打印复杂物体，后处理技术可能拉长交付周期、绷紧预算。公司可能需投资检测和质控资源确保3D打印件符合要求规格。

增材制造运营与组织挑战

作为相对新技术，增材制造也面临运营和组织挑战。不仅运营层面无采用先例，还缺乏基于该技术的商业和成本核算模型。许多企业也因不确定数字设计所有权而警惕使用3D打印。

加上这些挑战，鲜有专门针对增材制造职业的专门教育轨道，导致缺乏深谙技术和流程的熟练人员。这些因素加上非专门从事增材制造公司对增材技术认知通常有限，意味着许多客户不确定它能在哪里为业务增值——往往因自身不利而完全避开。

通过与经验丰富的增材制造合作伙伴合作解决挑战

若您不确定如何将增材制造纳入业务、无法弄清如何为3D打印设计、或未准备好自有3D打印机的投资和技术挑战，最好与制造合作伙伴合作。经验丰富的3D打印合作伙伴能帮您克服增材制造许多首要挑战，包括前期设备成本、结果不一致、缺乏3D打印知识。合作也能让您获得更多增材材料和更全面后处理选项。

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