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”。
金属3D打印特点:
1、精度高。
目前金属3D打印设备的精度基本都可控制在0.05mm以下。
2、周期短。
金属3D打印无须模具的制作过程,使得模型的生产时间大大缩短,一般几个小时甚至几十分钟可以完成一个模型的打印。
3、可实现个性化。
金属3D打印对于打印的模型数量基本没有限制,不管一个还是多个都可以以相同的成本制作出来。
4、材料的多样性。
一个金属3D打印系统往往可以实现不同材料的打印,而这种材料的多样性可以满足不同领域的需要。
5、成本相对较低。
虽然现在金属3D打印系统和3D打印的金属材料比较贵,但如果用来制作个性化产品,其制作成本相对比较低。
3D打印机已经是一个非常成熟、好用的工具,文创工作室、创客、爱好者、设计师群体很多人已经用起来。即使是经常使用的朋友,恐怕也难以避免打印模型出现质量不佳的情况,比如翘边、错层、飞丝等,3D打印模型打印出来的模型并不能让人满意。如何优化FDM 3D打印效果?通常情况下,按步骤做下面几个检查,能解决大部分问题。
重新做调平。用A4纸来测量距离。对于自动调平的机型如果出现这种情况,就有可能是定位传感器出现了偏差,这里就不建议用户手动调节了,好联系厂商来解决。
翘边没粘牢 重新做调平。笔者前些天3D打印一个盒子,打印还没完成就出现底部一个角翘起来的情况,底面并不平整。这是由于塑料材质的热应力,在固液相变的过程中应力没有释放,通常会出现形变。3D打印的底面出现形变,原因就是底板和打印的层没有粘贴牢固,很有可能是喷嘴与底板的距离太远,超过了打印层厚。
边缘翘起是3D打印中经常遇到的问题。另一种相反的情况,是喷嘴与底板的距离太近,尽管不影响挤出但比准确距离还是有更大的压力,导致模型与底板粘贴过紧。后果就是打印完毕后很难取下模型,甚至后模型撕裂了而首层仍然没有与底板分开,或者是底板的美纹纸撕开紧紧粘在模型底部。这都不是理想中的结果。
粘贴过紧难以取下 甚至有时会一层层撕开。遇到这种情况,我们要做的就是重新对3D打印机做调平,确保调平点与喷嘴之间刚好能够滑动一张A4纸。更细的描述,就是“滑动时纸张略微受到阻力,但仍然能够自如地从间隙中抽出”,这时喷嘴与打印底板之间有理想的距离。
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。
由于近年来开始下放到民用领域,3D打印技术一度成为了我们身边的“网红热词”,不过你可能不知道的是,这项技术已经有30年的发展史了。并且,如今的3D打印,已经成为了汽车制造业发展的技术,帮车企省下的成本。下面,我们就具体聊聊3D打印和它在汽车制造业中的应用。汽车制造业用3D打印做原型。
塑料3D打印的注塑模具有点像我们院子里的的塑料棚,它比金属棚便宜,塑料棚搭建速度很快且在低载荷下表现良好。但是在高载荷下仍要用到金属材质。3D打印模具有自己的一席之地,有些企业在3D打印模具的应用上比较成功。支持者称3D打印模具比传统模具加工方式快达90%、便宜达70%。在某些情况下这可能是真实的,但是明白金属模具相比3D打印塑料模具的优势/劣势非常重要。
3d打印模具优点直接的优势是节约材料,不消除边角材料,提高材料利用率,放弃生产线,降低成本;
第二,它可以实现和复杂度,除了显示形状曲线上的设计。
第三,不再需要传统的、夹具和机床或任何模具,可以直接从计算机图形数据生成任何形状的零件;
第四,它可以自动、快速、直接、准确地将计算机中的设计转化为模型,甚至直接制造零件或模具,从而有效地缩短了产品开发周期;
第五,3D打印可以在几个小时内成形。它允许设计师和实现从计划到实体的飞跃;
第六,它可以打印组装后的产品,降低了组装成本。它甚至可以挑战大规模生产。
第七,相比传统模具3d打印模具的生产周期更短,可以根据打印出来的模具进行快速生产。
3D打印汽车
汽车大部份零件采用3D打印技术制造,如全部采用3D打印技术制造,目前来说还太可能。橙红色车身,三个轮子、双座位,扁长圆的外形显得小巧可爱,很有未来感,底盘为不锈钢制成,包括玻璃嵌板在内的所有外部组件都是通过我公司的大型3D打印设备生产。它是一辆三轮、双座混合动力车,具有时尚前卫的流线型外观,使用电池和汽油作为动力,百公里耗油1.17升,单缸发动机制动功率只有8马力,车速可达每小时100公里至110公里。整个汽车的重量为1200磅,成本大概在5万美元左右。
3D打印技术早已不再神秘。它的好处是可以快速成型——以电脑中的数字模型为依据,通过可粘合材料,通过逐层喷射(打印)的方式,将数字模型兑现为实物构件。理论上汽车也是由“实物构件”组成的,完全可以靠3D打印来实现。
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。