用于零件生产的工业 3D 打印

3D打印
杰克·莱 CNC加工专家

专长于 CNC铣削, CNC车削, 3D打印, 聚氨酯铸造, 和 钣金加工 服务。


3D打印 是领先的制造工艺之一,也称为增材工艺,与 CNC 加工相反,是一种减材工艺。工业 3D 打印已经摆脱了仅仅是“原型”的刻板印象,已经成为一种合适的制造工艺。主要涉及空客A350客舱支架、胸腔置换、通用电气飞跃发动机燃油喷嘴、机器人LED电量指示灯外壳、患者专用助听器等产品的工业制造。

工业 3D 打印的基本规则

3D 打印一直是最著名和最可靠的原型准备过程,用于确保所需产品的 100% 有效性。但是现在,原型制作的过程远远超出了原型制作的局限性概念。它已成为一种适当的制造工艺,为生产小批量产品提供了极大的便利,尤其是在注塑模具不合理的情况下。同时,原型制作可能比机加工更好地考虑零件的复杂性。因此,在这里我们将讨论工业 3D 打印的基本规则和信息。

1.技术 

通常,它涉及三个增材制造工艺 立体光刻 (SLA), 直接金属激光烧结 (DMLS),选择性激光烧结 (SLS).所有这些技术都是根据其工作性质指定的。例如,DMLS 非常适合最终用途应用程序。同样,SLS 和 SLA 对不同的应用程序也完全有效,包括小批量最终用途部件和以原型为中心的流程。

2.材料的选择 

在制作不同零件的原型时,可以使用大约两打可 3D 打印的粉末和树脂,它们具有各种机械和电气组件所需的品质。许多最终用途部件可以从玻璃填充尼龙到钴铬合金制造,从而降低成本并提高耐用性。

3. 设计的重要考虑 

有时,原型设计与具有服务多年能力的模型之间的差异可能很小。这就是 3D 打印的真正力量,它消除了与原型的微小差异,并使其成为一个合适的可行设计 复杂的设计和有机的形状.然而,这种灵活性对于传统的制造工艺来说肯定是不可能的,例如 CNC 加工和注塑成型。

4.生产数量 

确定生产数量是设计过程的重要组成部分。从技术上讲,3D 打印仅适用于小批量生产,需要知道最终产品所需的确切数量。然而,事实是,与其他制造方法相比,3D 打印部件是最具成本效益的。

关于直接金属激光烧结的决定

无论 直接金属激光烧结(DMLS) 或任何其他过程,选择取决于材料及其随之而来的特性。假设材料是金属,如铝、不锈钢或钛。 DMLS 似乎是一个合适的选择。同时,DMLS参与制造许多用于航空航天和 医疗行业.针对DMLS使用金属粉末的担忧,目前专家正在与客户合作,消除使用金属粉末产生的漏洞。

此外,金属最适合制造最终用途零件。但是,这并不表示 DMLS 是制造这些最终用途部件的完全正确的工艺。 DMLS 涉及使用强大的激光来融合和熔化金属颗粒,以使用层形成所需的形状。在整个过程中,需要极高的热量来熔化金属颗粒。这个因素引发了使用类似脚手架的支撑结构来保持卷发和包裹的需要。一旦流程建立,它们很可能会被移除,从而降低流程的成本效益。

选择性激光烧结(SLS)的选择

毫无疑问,直接金属激光烧结是制造小批量和最终用途零件最著名和最可靠的工艺。但 选择性激光烧结 在第二个数字上是 DMLS 的有力竞争者。就其工作过程而言,它类似于DMLS。这两种方法都使用大量热量在粉末床中逐层熔化材料以形成所需的形状。

由于塑料需要较少的热量才能熔化,因此不需要卷曲和包裹等支撑结构。它使充分利用构建室的整个体积成为一个非常简单的过程。它还简化了不同的过程(部分设置和 后期处理) 降低了整个过程的成本。 SLS 面临的唯一限制是它与尼龙系列塑料的相容性。另一方面,可以使用纤维填充材料和玻璃材料。与 DMLS 不同,SLS 可以形成厚度为 0.0004 英寸的层。

SLS 的其他注意事项

当需要对使用 SLS 制造的零件进行额外精加工时,未填充的尼龙用于制定要求。相比之下,填充尼龙更适合用于齿轮和皮带轮。尼龙在医疗行业的使用也非常广泛,因为它可以承受高压灭菌过程。同样,使用尼龙制造的部件具有吸湿性和多孔性,因此最不适合潮湿环境。除此之外,尼龙广泛用于注塑成型。随后,SLS 中的尼龙为制造生产工具提供了一种潜在的解决方案,这些生产工具有望服务于特定期限或应该以较低的成本制造。

不要低估 SL 的重要性一个

这是公认的事实 立体光刻 一直是关键 快速原型. SL 作为一种可靠且有价值的工艺取得成功的原因是它提供了非常精确和精细制作的零件。尽管如此,它不适合制造最终用途零件。通常,SL 中使用光固化树脂,如果长时间暴露在紫外线下,它会发生反应。这种暴露在紫外线下会导致零件移动和材料降解。

但如果这些最终用途产品封装在轻质陶瓷填充镍中,它们将变得像钉子一样坚韧,并且可以稳定地提供多年服务。

3D 打印工艺的优势

到2028年,全球3D打印市场规模预计将达到$627.9亿。这种快速增长清楚地显示了与3D打印相关的不同工艺的综合效益。以下是各种 3D 打印技术提供的显着优势:

  • 它提供快速原型制作,可以快速生成即将推出的产品的物理模型。
  • 它提供 设计更灵活 和装配简化。
  • 使用 3D 打印制造的零件主要重量轻且坚固。
  • 在减材制造过程中浪费是巨大的,但在 3D 打印中则不然。
  • 对于小批量生产所需的零件更具成本效益。

结论

无论 3D 打印使用何种工艺,最重要的因素是考虑零件的复杂性。只应选择该过程,这很容易满足该级别的复杂性。这一步为用户提供了无限的产品改进潜力。由于专家们有兴趣探索 3D 打印用于不同的最终用途应用,因此 3D 打印及其功能的增长是不可避免的。