3D打印,让样机的开发更快捷

来源:荣格

发布时间:2018年11月2日下午 12:11:07

在当今的制造业格局中,3D打印功能样机的重要性已不容质疑。它可以在进行昂贵的生产设备投资之前,实现真实的产品开发和测试。本文讨论了最新的、可用于创建功能样机的快速成型技术。

在当今的制造业格局中,3D打印功能样机的重要性已不容质疑。它可以在进行昂贵的生产设备投资之前,实现真实的产品开发和测试。本文讨论了最新的、可用于创建功能样机的快速成型技术。

优化产品开发过程

加快工业的整体发展,对产品开发过程进行持续的优化,即概念化,对于任何从事设计、开发和制造的公司来说都是至关重要的。为了制造更好的产品,公司需要寻求理想的研究、设计制作过程,行业的发展使得缩短产品上市时间成为必要。由于新开发的软件环境、基于知识的系统和产品数据管理,新产品的集成设计和制造过程已经出现。由于快速成型技术的发展,现在有可能在很短的时间内获得可进行大规模生产的样品。

样机和概念模型

实现更快的产品开发流程是竞争力的关键。样机设计在产品开发过程中起着关键的作用。传统上,样机和概念模型是由熟练的工匠使用劳动密集型车间技术创造出来的。因此,他们需花费很多时间,数周甚至数月来生产样机,以便吸引大量投资。

相比之下,现在的快速样机制作技术可以在几天甚至几个小时内制作出概念模型和功能样机。除了节省时间和金钱外,先进的快速样机技术还可以将改进的最终产品推向市场,因为设计可以通过多次迭代进行改进。先进的样机设计和概念建模使设计和工程团队能够在真实环境中查看和测试产品。

增材制造

最新的快速样机制作技术主要受到增材制造的启发,通过使用3D打印机,依据三维CAD文件,将材料一层层地融合在一起,进而完成了制造。 增材制造可以通过不同方式完成,主要有以下方式:

立体光刻成型(SLA),利用一种由紫外线激光固化的液体光敏聚合物树脂,逐层固化图案,从三维CAD数据创建实体3D模型。SLA流程适用于最广泛的快速制造应用,SLA的优点包括:高精度、打印部件的高表面光洁度、材料选择范围大,各种后处理选项和较短的交货时间。很少有应用包括设计外观模型,概念模型,设计评估模型,主模式,卡扣配合组件,形状和配合测试以及定制行业应用,例如将生物相容材料用于外科工具,牙科器具,助听器等的医疗保健领域。

数字光处理(DLP)是与立体光刻成型相似的过程,主要的区别在于光源,其一次性施加到填充有光聚合物树脂的器皿整个底部,通常会导致更快的印刷速度。与此同时,DLP生产出了具有出色分辨率的高精度零件。此外,器皿更浅,这保证了更少的材料浪费和更经济的生产。

通过DLP,可以高精度地单独打印各种牙科应用,例如咬合夹板,钻孔模板和牙科模型。 助听器的领先制造商正在使用DLP 3D打印部件,其特点是具有出色的表面质量和精确的尺寸。 DLP 在形式和结构方面提供的无限可能性也使得珠宝行业从中获益。 特殊设计的材料使打印部件可用于熔模铸造。

先进的3D 打印技术,使得各种材料都能够 被运用来创建真实的样机。

先进的3D 打印技术,使得各种材料都能够被运用来创建真实的样机。

选择性激光烧结(SLS),使用高功率CO2激光来融合小颗粒粉末材料,从而形成三维零件。 激光通过扫描粉末床表面上的X和Y横截面选择性地熔化粉末材料。该模型依据三维 CAD数据,一层一层的构建。SLS能够生产高度耐用的零件和复杂的几何形状,用于实际测试,高耐热和耐化学腐蚀的应用,耐冲击的部件,可严格使用,非常适合功能测试。这是搭扣和活动铰链的理想选择。SLS还生产耐冲击工程塑料零件,非常适合中低端终端零件,外壳,卡扣配件,汽车零部件和薄壁管道。

应用领域可能包括:航空航天硬件、无人驾驶系统,飞行器,地下和地面车辆硬件,医疗和保健领域,电子,连接器,概念机功能验证,设计评估模型(形式,配合和功能),产品性能和测试,工程设计验证等。

直接金属打印(DMP)或直接金属激光烧结,可用于构建高质量的复杂金属部件。在这台机器中,一种高精度的激光被定向到金属粉末粒子,选择性地在另一种金属层上建立一层薄的水平金属层。这种尖端技术允许生产具有挑战性几何形状的金属部件,这是使用传统的减材制造或铸造技术所不可能实现的。

直接金属打印可以直接生产小而形状复杂的零件, 不需要二次加工,被认为是针对具有最严格公差的金属零件研发的理想选择。 DMP 可以保证极佳的成品零件表面质量出色的精度和复杂的薄壁结构,并显著减轻零件的重量。其应用领域包括:机器制造,工具和模具制造,医疗植入物和仪器,航空航天发动机,汽车零部件,热交换器,空气、油、燃料混合装置,工业燃烧器零件,辐射准直器等。

彩色粘接打印(CJP),其涉及两个主要组件——核心和粘合剂。核心材料通过辊子在构建平台上以薄层铺展。在铺展每层之后,从喷墨印刷头选择性地喷射彩色粘合剂,这使得核心凝固。构建平台会随着每个后续层的铺展和打印而产生全彩色三维模型。CJP在制作全彩色概念模型,建筑模型,演示模型和高度复杂的几何形状方面非常有用。

熔融沉积成型(FDM),是一种基于长丝的固体制造方法,它可以逐层挤出材料来建立模型。 该系统由构建平台,挤出喷嘴和控制系统组成。这是一种快速且经济的制造过程,对于证明设计、配合和功能测试、小批量生产、夹具和固定装置等来说是非常有效的。FDM工艺的好处是大量的材料可选择性——包括生产质量的ABS和食品级的ABS,交货时间短,强度高,非常耐用。

它非常适合用于制作概念模型,工程模型,功能测试,消费产品,高热应用和初始样机,证明设计,适合和功能测试,小批量生产,夹具和固定装置等。该技术使用工程级热塑性塑料,如ABS和聚碳酸酯材料,可以通过额外的工艺制造零件,从而实现复杂的几何形状,这些几何形状通常难以用传统制造方法(如CNC加工)复制。

真实的产品开发和测试

先进的3D打印技术使得能够使用各种材料来创建真实的样机。材料可能性包括ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯),PLA(聚乳酸),生物兼容橡胶,PVA(聚乙烯醇),CPE(氯化聚乙烯),玻璃填充尼龙,碳填充尼龙,马氏体时效钢,钢,不锈钢和各种等级的钛到镍和钴铬合金。 还有更多的特殊材料适合于一些特定的应用。

3D打印功能样机可以在对生产工具进行昂贵的投资之前实现真实的产品开发和测试。 通过创建3D打印功能样机,团队可以在真实环境中测试各种热塑性材料,以了解高性能原型在日常产品使用中,在热、化学和机械应力下的性能表现。这些逼真的样机可以呈现出最终成品的外观,包括颜色和材料。可以使用功能样机来探索制造过程,以确定零件重量、装配过程和整体可制造性。

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