作為先進制造技術(shù)的重要領(lǐng)域之一,3D打印在全球范圍內(nèi)引起了極大的關(guān)注。它已經(jīng)不再只用于原型制作,而是逐漸向批量生產(chǎn)最終零部件邁進,并在某種程度上取代了傳統(tǒng)制造工藝的工作。
Merit3D作為一家領(lǐng)先的3D打印解決方案提供商,最近宣布成功交付有史以來最大的3D打印訂單,該訂單涉及100萬個零件的生產(chǎn)。這一壯舉引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注,并為3D打印技術(shù)的未來發(fā)展帶來了新的希望和機遇。這家位于佛羅里達州的公司,是如何完成這筆訂單的,為什么不直接使用注塑成型而是3D打?。?br />
這一切都始于供應鏈中斷。
Adhesive Technology是環(huán)氧樹脂產(chǎn)品供應商,該公司采用定制設(shè)計的注塑提環(huán)將其兩種相關(guān)產(chǎn)品連接在一起,并能保證產(chǎn)品在運輸或零售貨架上不會分離。然而,現(xiàn)在出現(xiàn)了問題,由于這部分塑料部件的供應中斷,Adhesives Technology的運營幾乎陷入癱瘓狀態(tài)。
如果在美國本土通過注塑來生產(chǎn),單單為制作Adheasives提環(huán)的一個版本所需的多腔模具,重新制作就可能需要花費數(shù)十萬美元。在聽說Merit3D使用3D打印大規(guī)模生產(chǎn)零件方面的實力后,Adheasives選擇了與Merit3D合作。
Merit3D最開始對提環(huán)進行3D掃描,創(chuàng)建數(shù)字文件,然后進行打印測試。但在最終的產(chǎn)品成本評估上超出了預算,為此Merit3D 的工程師花了兩周時間來評估提環(huán)的用途和特性并重新設(shè)計。通過幾次迭代,他們開發(fā)了一個更小、更輕、美觀且使用更少材料的零件。這個新設(shè)計還是通用的,它適用于兩種以前具有不同提環(huán)的產(chǎn)品。
Merit3D給出的通用提環(huán),讓3D打印的成本大幅下降,Adhesives Technology隨后增加了他們與Merit3D的訂單。盡管此時3D打印的提環(huán)仍比注塑成型的提環(huán)更貴,但它的優(yōu)勢在于不斷創(chuàng)新和改進的附加值。同時,Merit3D首席執(zhí)行官Spencer Loveless表示,將在生產(chǎn)50萬件的時候?qū)μ岘h(huán)再次迭代,讓它可以兼容現(xiàn)有的所有產(chǎn)品。
如今,Merit3D每周通過他們的10臺Photocentric 3D打印機,結(jié)合巴斯夫的EPD 1006樹脂材料,向Adhesives Technology交付4萬個零件。但Merit3D仍然與Photocentric及其原材料供應商合作,試圖尋找性能和成本的最佳組合,以便開發(fā)出更薄的提環(huán),同時確保具備與目前相同甚至更好的機械性能。
盡管3D打印徹底改變了原型制作領(lǐng)域,但要與注塑成型競爭大規(guī)模生產(chǎn),這是一場材料之戰(zhàn)。除了技術(shù)上有待改進,政策的支持也在這個項目中起到了關(guān)鍵作用。還記得拜登政府為振興美國制造業(yè)推出的AM Forward計劃嗎?
這項名為“增材制造前進”的新計劃旨在把大型制造商與美國供應商配對,以幫助他們更廣泛地使用3D打印技術(shù)。這將降低成本并提高美國中小企業(yè)的競爭力,并減少大型制造商和國防承包商對海外公司的依賴。在這一背景下,Merit3D利用州級回流補助金購買設(shè)備和機器人,從而降低了Adhesives Technology項目的成本。
這份百萬個3D打印部件訂單可以被視為3D打印與注塑成型之間的競爭。我們也可以從中獲得一些啟示,即3D打印已經(jīng)具備了規(guī)模化批量生產(chǎn)的能力,但在材料方面仍需取得更大的突破以進一步降低成本。同時,要使3D打印比注塑成型更具優(yōu)勢,必須充分發(fā)揮其設(shè)計的靈活性和持續(xù)改進能力。換句話說,需要重新設(shè)計零件使其輕量化,利用拓撲優(yōu)化和晶格結(jié)構(gòu)等設(shè)計元素,并根據(jù)反饋進行不斷的迭代。
除了3D打印技術(shù)本身的努力外,國家層面的推動也將加速這一創(chuàng)新型技術(shù)的應用。這些經(jīng)驗是我們需要借鑒的,當越來越多的大訂單出現(xiàn),并實現(xiàn)應用上的突破時,這個行業(yè)也將真正看到曙光的到來。
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