3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,后逐渐用于一些产品的直接制造,已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车,航空航天、和产业、教育、地理信息系统、土木工程、以及其他领域都有所应用。
金属3D打印的基本概念:
金属3D打印技术的核心思想起源19世纪末的美国,但是直到20世纪80年代中期才有了雏形,1986年美国人Charles Hull发明了3D打印机。我国是从1991 年开始研究3D打印技术的,2000年前后,这些工艺开始从实验室研究逐步向工程化、产品化方向发展。当时它的名字叫快速原型技术(RP),即开发样品之前的实物模型。现在也有叫快速成型技术,增材制造。但为便于公众接受,把这种新技术统称为3D打印。 3D打印是快速成型技术的一种,它是一种以数字模型设计为基础,运用粉末状金属或树脂等可粘合材料,通过逐层“增材”打印的方式来构造三维物体的技术。金属3D打印被称作“上个世纪的思想和技术,这个世纪的市场”。
3D打印技术又名快速成型、实体自由成型、增材制造等,是基于离散-堆积原理,在计算机协助下通过层层堆积形成三维实体的有别于传统减材制造的制造方法。
而工程塑料具有很多的性能,通过改性增强强度的工程塑料甚至可以直接替代金属用于各类复杂的构件,因为成本较低且更轻便,使得工程塑料材料在3D打印制造中被广泛应用。
此外,工程塑料还可以避开缺陷向复合化、功能化方向发展,特别是实现多元材料复合,进而赋予塑料特定功能,工程塑料这一可“改造”性强的优点,也更能适应3D打印技术的需求。
3D打印的优势。对于那些只需要制造几个或是几十个的部件来说,单开模肯定是不划算的,手工制造当然是一个选择,而如果用3D打印技术,就只需要在3D打印机中输入设计文件,省去了开模的高昂费用,产品一致性也优于手工制造,且同一台打印机可以读取不同的设计文件,反复使用。
3D打印的劣势。3D打印目前的误差还比较大,批量生产精度远不如传统开模制造的工艺,这也是3D打印行业待的一个难题。另外,生产效率较低也是缺点,如果用于规模化生产,3D打印的生产节拍要远低于传统流水线。
原型测试即在产品开发阶段,利用3D打印做出原型件,模拟还未量产的实际零部件,并利用它进行测试和改良。目前,许多车企已经在开发阶段使用3D技术进行原型测试了。原型测试本身也分成:概念原型、设计原型、功能原型,三者对设计参数的模拟精度要求依次提高。
到了零部件的设计原型上,就需要3D打印原型的机械性能也与设计相符,对于材料的使用和工艺的要求提高。后的功能原型与设计原型类似,但因为要放到整车上进行测试,对精度要求更高。
和仿真软件类似,3D打印技术在开发中的应用使得车企和零部件供应商不再需要每一版设计,就重新进行一次开模,节省了研发成本。
除了用于开发测试之外,由于在少量生产上的优势,3D打印还被用在制造生产工具上,例如贴标机,很多人可能不知道这个东西,这里解释一下:产线工人在装配架的时候并非用手装配,而是需要把架放在如下图所示的贴标机上,然后推着贴标机将架固定到车身上。