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第1问:3D打印比数控机床有哪些优势?

这是速加网出品『机械加工100问』的第1问

今天想和大家分享的主题是:3D打印比数控机床有哪些优势?

1.3D打印

3D打印这个技术,早在19世纪就被提出,并不是新鲜的概念。其发展主要取决于材料的进步。

日常的打印机:是将一层墨水喷到纸的表面,形成二维图像。

3D打印:是“从下到上”一层一层堆叠,从喷头出来的粉末微粒,不断在粘合剂的作用下被固化。(这里还有很多种材料和成型技术,像“激光烧结”“喷墨”“熔积成型”等,材料有液体的,有线材,也有固体粉末)。

这种通过不断的增加材料然后固化成型,来得到想要的东西,也就是所谓的增材制造。你可以把它想象成盖房子。

2.cnc加工

CNC是(Computer numerical Control)的缩写,其意思是:计算机数字控制。而数控机床只是其中的一种。数控机床可以加工复杂,精密,各式各样的零件。它是利用计算机指定的程序,通过削,铣等步骤剔除多余材料,来达到最终产品,也是典型的减材制造。你可以把她想象成雕刻艺术品。

3.今天主要来分享下3d打印的优势:

优点1:不浪费

因为是增材制造,不会有多余的废料产生,比起CNC更加节省材料。

3D打印好比盖房子:前期算好用料,比本不会有多余的砖头,水泥。即使有,下次还能用。

CNC加工好比雕刻:准备一块木头,一顿雕刻,最后多出很多木屑,木屑基本不能再用,造成浪费。

优点2:制作手板速度快

打印一个手板,从开机到成品往往只需要数小时就能完成,研发周期大大缩短。不需要开模,可直接快速打印原型,成本大大减低。在尺寸精度上也可满足工业级装配要求,塑料样件尺寸精度可达±0.1mm,金属样件尺寸精度可达±20μm;

优点3:灵活度高

3d打印在加工零件的结构上,有更大的发挥空间。

3D打印好比盖房子,在加工结构复杂的零件时,有天生的优势。

例一:比如说镂空件,顾名思义就是有很多孔,很多槽的复杂零件。下图是一个模型,有很多孔,如果选择CNC加工,夹具夹哪里?各个孔位尺寸多少?深度多少?各种问题,想一想简直头皮发麻!

例二:多曲面,多直角,斜角的零件。大概5个月前,当时速加网为某高校解决一个研发课题所需零件。其零件为正方形,厚度较薄,含四个正方形格子,每个都是盲孔,角度都要达到90,因为这些正方形格子还要装配其他零件,所以不接受R角。为此:经过沟通,速加网为客户确定用3D打印的方案来加工零件。因为没办法用CNC来做。上图分析一下:

优点4:后处理简单

3D打印的后处理相对来说简单很多:打磨抛光或表面喷砂就可以,花费时间更少。CNC后处理要考虑的问题就多了:材料的性质,结构形状,尺寸大小等等。

3D打印在未来能涉及更多领域

医学领域:3D打印骨头,器官,血管等;有些已经应用到临床医学上,并取得不错的效果。例如:3D打印出可以打印将外部声音传输到耳蜗神经的听小骨,来帮助听力障碍者,即使在没有助听器的情况下也能听到声音 。

航天领域:风洞试验是航天飞机必不可少的重要环节,过程中需要的零部件精度要求高,形状复杂,还要符合流线型特性,3D打印可以发挥很大的作用,制造这些零件。

电子领域:随着3D打印的发展,国外研究员利用微立体光刻技术,可以让毫米级聚合物由背离子性液体制作而成。这种技术可以让工程师用来打印导电电子零部件。

建筑领域 :

我国近两年也兴起3D建房热潮。前段时间《天天向上》节目中,就邀请了两位嘉宾,据介绍只需要几个小时就可以打印出人类想要的房子。而打印的原理是,利用回收的材料做成打印时所需要的油墨,只要自己有构思的形状,机器都可以打印出来。

以上是从常见的几个方面和大家做简单分享,3D打印和数控加工相比也有短板。不然cnc早就被取代了,为什么机床到现在还是“工业之母”?这个问题,就交给看官老爷们来补充吧,评论区见!

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