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3D打印技术瓶颈和限制因素解析
发布时间:2018-08-27        浏览次数:44        返回列表
 3D打印与传统制造业的最大区别在于产品成型的过程上。在传统的制造业,整个制造流程一般需要经过开模具、铸造或锻

造、切割、部件组装等过程成型。3D打印则免去了复杂的过程,无需模具,一次成型。因此,3D打印可以克服一些传统制

造上无法达成的设计,制作出更复杂的结构。

规模化生产的条件尚不具备而已。而且3D打印机本质是单体机,是现有产业链的一种方式,而不是一个制造能力总成体系
事实上在二三十年前,3D打印技术就已经能用树脂或胶等材料制作产品。近几年,由于3D打印可处理的材料范围扩大到了

金属材料(激光烧结技术),而且成功地将几十年前就有的工艺技术重新组合利用,例如结合信息技术,使用激光和电子

束进行表面工程和增材制造。而目前而言的发展,是由于激光和电子枪等关键元器件品质不断提高。

而在工业制成上,3D打印机的主要应用在两个


一.某些结构复杂化的零件或者制成品,主要是对于精度要求和工艺细节要求很高的制成品,包括小型零件和大型构件。

也就是说,大部分3D打印技术可以突破结构几何约束。并且因此,在某些结构的大型构件的加工上,不仅工艺难度相对于

传统下降,而且成本还降低。

二.某些行业的应急制品或者快速制成品。

最简单的是军用上,给予机械维修团队,就地加工一些制成品来保证紧急状况下的机械平台维护,在大部分情况下,陆战

坦克,装甲车在受到损害后,超过一定比例,就因为成本原因,直接废弃掉了。3D打印可以解决这些问题,当然给予行军

途中,在后勤紧张的时候,快速制成一些用品更不用说了,而更高端一点,比如还完全不成熟的细胞打印


而无法规模化的原因在于:


1.材料问题。。首先是材料应用导致的工艺问题。因为需要预先制成专用的金属粉末;打印出的金属制品致密度低,最高

能达到铸造件致密度的98%,某些情况下低于锻造件的力学性能,当然在某些构件,比如大型钛合金构件上(比如比较热

的航空行业),是完全能够满足力学性能的,但总体状况,值得商榷;某些打印制品表面质量差,精度2-10μm,需要打

磨抛光机加工等后处理;3D打印具有复杂曲面的零部件时,支撑材料难以去除。

2.材料的适用范围的问题。目前,工业领域能用的就适用的金属材料只有10余种,铝硅合金、钛合金、镍合金和不锈钢比

较成熟。新一点的东西的话,有3DXNano ESD碳纳米管灯丝,3DXNano是基于CNT(碳纳米管)的技术,可用于打印一些关

键零件如在汽车,电子/电气,工业,以及需要静电放电(ESD)保护和清洁高水平市场。该材料是由100%的纯ABS(丙烯

腈丁二烯苯乙烯)树脂和多壁碳纳米管的制造。应用性如何,还不知

3.生产模式的效率问题。单体的一体化成型的效率,肯定是比不上“行业内分级零件加工+组装”的效率的,因为后者是

在调动整个制造业体系的产能,半成品加工和分级加工可以把工序效率做到几乎最高,相当于整个业界就形成了一个流水

线。而单体的一体化成型,工作流程是完全固定的,无法形成此类产业效应,且目前的3D打印机体无法承受长时间,高强

度的负荷。且单体机做生产,维护费用和难度是远远高出传统工艺把产业链平摊开的做法。


4.成本问题当然这个成本主要是刚才提到的如果长期,高负荷运转的单体机的维护成本,导致规模化生产的成本过高。

还有就是材料——零件类型的深度定制化的模式,实际上不是一个成本低,而且市场广阔的生产模式

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