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对于3D打印和注塑的关系,终于有人说实话了

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来源:3D打印商情

在过去的六年里,全球3D打印市场翻了一番多。分析师估计,到2020年,该行业的价值将达到31亿美元。相比之下,到2023年,全球塑料成型市场预计将达到6900亿美元。
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近日,住友(Sumitomo)Demag的英国董事总经理奈杰尔·弗劳尔斯(Nigel Flowers)提出了一些不同意见,他说:“3D打印将推翻传统的制造技术(包括模制、锻造、铸造,甚至是减材数控制造)的想法简直是危言耸听。”


1规模经济
弗劳尔斯说:“目前,3D打印的速度不够快,成本也不够高,无法大规模生产大量的塑料精密零件。”“3D打印对原型制造和低体积定制零件的生产都是有益的。”

几年来,医疗部门已经成功地使用3D打印来生产定制的假肢、植入物、髋关节置换、助听器,甚至是假牙。对于这些功能部件,由于制造模具工具的成本,注射成型在经济上是不可行的。

同样,航空航天制造商正在采用3D打印技术来升级部件,并为维护、维修和大修(MRO)创造替代部件。空客的一份报告预计,未来20年,MRO的支出将翻一番,达到每年1200亿美元以上。对于准备时间长、供应链复杂或过时的飞机零部件,3D打印提供了一种灵活的选择。

弗劳尔斯补充道:“一旦批量生产上升,注射成型的临界点就会相对较快地到来。”通常情况下,生产电子外壳的大规模模型机的ROI估计为10000件。”


2影响
3D打印的可持续性证书通常是不确定的。虽然一些拥护者说,本地化打印节省了运输成本,但衡量真正的环境影响要复杂得多。“今天的注塑机,特别是全电动系统,继续减少能源消耗,”弗劳尔斯解释说:“例如,最新的住友(世)DEMAG IntElect系列产品使用的能量与家用水壶的耗电量相同——一些3D打印工艺的耗电量是注射成型机的50-100倍。”
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许多人将3D打印等同于更少的材料浪费。然而,在快速原型的开发周期可能涉及打印多个版本,浪费仍然很高。此外,由于不同材料的混合、研磨和回收打印部件的3D打印可能是具有挑战性的。

在塑料模塑中,提供一种在可接受的范围内和聚合物的分子量范围内的再研磨混合物,没有受到损害,并且符合规格,这种混合物(通常是10%的再研磨到纯聚合物)可以在机器上运行。尽管如此,模具仍然谨慎使用重新研磨塑料,特别是在精密零件,原始材料即使是细微的变化都都可能影响收缩,造成闪光或改变外观。

然而,增材制造可以帮助延长产品的使用寿命,打印过时的模具零件不再生产。它还可以制造复杂的几何形状和特征以前认为是不可能的零件。


3实时制造
打印一个单独的部件,例如外科心脏瓣膜,需要时间,所以这是否可以被定义为实时制造是值得怀疑的。相反,拥有大量注塑机、连接和获取数据以实现速度和规模的智能工厂可能是最具革命性的例子,尤其是在生产计划可以根据库存水平自动调整的情况下。

“在紧张和不稳定的贸易政策时期,由于能够在当地生产零部件而不是依赖进口,许多制造商不得不推动其重新销售计划,转而转向国内模塑供应商。”关键的基本原理是加快组件的周转速度,确保业务安全,并使依赖组件订单的客户放心。”弗劳尔斯说。

4重复性
对于批量生产运行,重复性是不可商量的。今天的注射成型机提供高质量的零件,始终如一,具有严格的公差和高的美容处理,数千至数百万次连续。
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5质量
对于没有关键尺寸或机械性能要求的短期商品零件,增材制造可以交付功能部件。然而,由于零件是分层打印的,大多数3D组件需要一些后处理工作才能创建一个光滑的表面光洁度。这增加了整个处理时间,因此增加了成本。

在注射成型中,模具工具可以产生光洁度和表面纹理。一旦成型,零件可能需要经过额外的后期生产完成,如脱气,去除多余的材料,如果树脂流血,并有可能冲压和装饰。然而,这些过程往往是自动在成型细胞内。


6可追溯性
对于航空航天和医疗等行业来说,3D打印部件的可追溯性是一个关键问题。假冒和知识产权保护是另一个关键问题。为了解决这一问题,软件和硬件需要完全连接,3D打印供应链必须完全透明。开发还处于早期阶段,但包括打印QR代码和将数字文件嵌入到组件中。

注射成型的可追溯性更先进,大多数机械供应商提供安全的数据采集和文档。最近,Sumitomo(SHI)DEMAG开发了一个模具装饰(IMD)单元,每个模制部件都可以得到一个独特的设备标识符(UDI),所有的处理数据都由制造执行系统(MES)安全地保存。


7强度
强度和耐久性的变化将取决于所使用的材料。3D打印机在图层中创建一个部件。虽然2D轮廓可能很强,但弗劳尔斯说,PET层间的结合将无法与已经成型的固体质量相提并论。

8时间和地点
总之,弗劳尔斯强调,技术和技术都有空间:“3D打印对于迭代设计是很好的,我们越来越多地看到模具使用它们来测试新概念和创建模具原型。相反,我们应该互相推介,认识到两者各有其独特的优势,而创新的水平亦会继续加快。”


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