3D打印对模具行业的影响

2017-04-11 by:CAE仿真在线来源:互联网

什么是3D打印?

3D打印(3DP)即快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D打印技术原理:3D打印技术出现在20世纪90年代中期,3D打印机是基于于快速成型技术(Rapid Prototyping)的,以MIT最早发明的光固化成型原理的三维打印机为代表。3D打印技术与普通打印机工作原理基本相同,只是打印的耗材由传统的墨水、纸张转变为胶水和粉末。精度越高能够添加的材料越多,3D打印机价格就越贵,与电脑连接后,通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的三维数模变成实物。

3D打印机的操作步骤较为简单,只需要将建好的三维模型输入到3D打印机的电脑中就能进行打印了。3D打印机的旁边有电脑机箱相连,一个机箱是运行三维建模软件用,另一个则是连接3D打印机所用。3D打印机支持多种建模软件,如Solidworks、Pro-e、UG、Maya、3Ds Max等。

3D打印的优势很明显:可免除制造刀具、夹具和模具的过程,直接进行产品加工,解决了生产工艺难以解决的问题,还节约材料、缩短时间。那么,这种输入产品三维造型,就能打印出实物。

3D打印能否替代模具行业?

面对3D打印行业发展趋势,不少人担忧3D打印将直接取代模具制造业。作者认为短期内3D打印短时间内不会完全取代模具制造业的地位。 3D打印目前并不适合批量生产,生产1件和生产1万件的成本单价基本接近,而且3D打印需要的时间也较长。规模经济效应则使得模具在大批量生产中占据明显优势。材料性能差,强度,刚度,机械加工性等都远不如传统加工方式。这个是快速成型的材料和原理决定的。目前主要用于做非功能性零件,现在虽然有一些新的金属快速成型技术和快速成型技术和传统加工比如铸造的结合,提高了材料性能,但是如果要胜任大部分机械用途,比如要承力,传递扭矩等和进一步机加工的话,还需要革命性的突破。加工精度低,且表面质量差,所以往往成型完还要进行后处理。

相比于3D打印来说,模具制造的工艺流程需要经过审图、模架加工、模芯加工、电极加工、模具零件加工、检验装备、飞模之后才能进行生产,工艺流程要复杂的多。而3D打印经过建模软件建模后,再截图“切片”给打印机读取横截图信息即可进行打印生产。

而且模具制造企业的生产时间要比3D打印的生产时间要少得多。尽管模具生产的前期准备比较多,但一旦万事俱备,仅需几秒钟就可以生产出一个产品,但现阶段的3D打印机却需要3个小时乃至更长的时间才能生产出一件产品。所以,现阶段3D打印很难在批量化生产环节中取代模具制造业。

但正如苹果公司取代诺基亚,平板电脑取代纸质书本,电动汽车取代传统能源汽车,科技的进步基本上是不可逆转的。现在技术不成熟不代表未来技术不会取得突破和进步,现在不会取代不代表以后不会取代。目前,国内的3D打印已经在家电及电子消费品、建筑、教育、模具检测、医疗及牙科正畸、文化创意及文物修复、汽车及其他交通工具、航空航天等领域实现了应用。从长远来看,随着3D打印技术的发展,未来打印效率的提高及成本的降低,短时间的时间,3D打印还没有成为气候,但随着科技的进步,和技术的成熟,3D打印对模具影响会越来越大。

作者作为一个模具行业从业者角度觉得,未来虽然二者存在相似性,但未必一定是生死存亡的关系。3D打印技术的成熟,反而可以为模具制造企业所用,企业利用3D打印技术生产低效益的产品,而将模具制造技术用于生产附加值高、精密制造的产品, 高端的装备制造业,航空航天,医疗等行业。

作为一个模具设计人员乃至制造人员,面对日新月异的技术进步,科技的发展,如果固步自封,老是用着自己很多年积累的模具经验,完全对新技术很排斥反感。那么被淘汰也是必然的事情,如果平时工作学习中多了解多学习3D打印设计与制造的技术,不但适应传统的加工制造领域,还可以使用3D打印设备进行设计和制造,这样可以实现双赢多赢的结果,岂不也是一件好事。

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