3D列印夾具的製造應用

2022-12-14

夾具和固定裝置是工廠車間的無名英雄。它們實現了實現大規模生產所需的一致性和可重複性，通過精確的製造和組裝操作來指導人和機器人。本文討論了Essentium的HSE技術如何幫助打開了越來越多的3D列印夾具和固定裝置生產線應用的大門。

傳統上，大多數夾具都是由金屬加工而成的。這些工具笨重、昂貴，需要很長的交付時間來迭代最終設計，並且通常由第三方供應商製造。一旦模具鑄造完成，這些工具很難修改，而且修改成本很高。

功能第一；用戶人機工程學通常不是優先考慮的。此外，丟失或損壞的工具或對明年型號的產品設計的任何更改都可能導致重大延遲和重新裝備費用。

3D列印夾具和固定裝置的生產線應用示例:

今天，增材製造(AM)提供了許多優勢來克服傳統工具製造過程的挑戰。進步如Essentium的高速擠出(HSE)能夠替代金屬的許多耐化學和耐溫聚合物的技術和發展，為越來越多的3D列印夾具和夾具的生產線應用打開了大門。這裏有幾個例子:

3D列印製作工具

生產線上使用的夾具和固定裝置，有助於部件裝配或作為零件精確放置或連接的導向裝置。

ꔷ 裝配夾具通過將零件保持在特定方向，幫助完成勞動密集型任務，使技術人員更容易處理零件、將其連接到子組件或添加緊固件，從而提高速度和一致性。

ꔷ 保護夾具在化學塗層或浸泡過程中，是否使用靴子和蓋子等物品來保護印刷電路板的敏感區域。

ꔷ 對準夾具當在規定的公差範圍內連接零件或銑孔時，鑽孔導向裝置可確保精確的刀具定位，而不會發生鑽頭漂移。

ꔷ 軟虎鉗夾嵌件用於將具有獨特幾何形狀的零件夾緊在準確的位置，而不會移動。Essentium提供的細絲旨在防止老虎鉗中的柔軟部件受損和留下痕跡。

ꔷ 粘合夾具用液體粘合劑將一個零件連接到另一個零件時，將其固定在正確的位置。由於固化過程中固化的粘合劑聚集在夾具上，因此更換率很高，這使得粘接夾具成為AM的絕佳選擇。

ꔷ 機器人抓手也稱為臂端工具或末端效應器，是機械臂末端的零件，用於拾取、保持和定位零件以進行加工或裝配任務。3D列印夾具更輕，因此需要更少的堅固臂來固定夾具，並且操作時需要更少的功率。

ꔷ 零件支架是在另一臺機器加工一個零件時將該零件固定在適當位置的固定裝置或嵌套。這些通常在準確的位置有槽口和銷釘，以確保零件正確定位並鎖定在夾具中。

ꔷ 標籤和遮罩範本確保印記或標籤位於每件產品的相同位置。AM非常適合製作低衝擊、無損傷的特定形狀範本，如在量杯上印刷精確標記或在每個單元上放置品牌標誌板。

3D列印品質控制和檢測工具

生產線上使用的夾具和固定裝置，有助於部件裝配或作為零件精確放置或連接的導向裝置。

ꔷ 通過/不通過式量具通過幫助QC檢驗員驗證用於最終產品的零件和組件，優化產品品質、降低成本並加快生產。AM快速、輕鬆、經濟地重印磨損的儀錶。

ꔷ 拆卸夾具檢查未通過檢查的產品或需要內部檢修進行翻新或維修的產品。它們將一個部件固定在適當的位置，並分離多個卡扣配合或彈簧加載的連接器，這些連接器必須同時釋放才能在不損壞外殼的情況下進入內部。

3D列印ESD安全工具

在電子製造中，任何接觸電子元件的工具都必須接地，並提供足夠的表面電阻，以防止靜電的積累和由此產生的靜電放電(ESD)事件，這些事件可能會燒毀敏感的電子元件。製造商可以3D列印他們自己的ESD安全螺絲刀、鉗子、鑷子、零件託盤等，而不是從昂貴的ESD安全塑膠塊(如Delrin)中銑削出來。內部使用Essentium的Z系列低成本防靜電細絲。

3D列印的概念驗證工具和部件

不是每個夾具和固定裝置都可以3D列印；許多將需要金屬的強度來滿足長期大規模生產的嚴格要求。然而，3D列印的夾具和固定裝置可以作為最終工具的代理，以測試裝配、人體工程學和性能，同時建造或改造裝配線。可以按照最終零件的形狀列印替代零件，以驗證生產線，從而避免在預生產測試期間浪費實際零件。

3D列印包裝和固定夾具

3D列印定制的插入物，精確到包裝和運輸異形產品所需的形狀，而不會造成損壞。非常適合原型和一次性產品。

使用Essentium HSE的3D列印夾具實現新的效率

通過傳統方法生產夾具和固定裝置的成本和時間經常產生對於手頭的工作不是最佳的工具。它們可能體積大、重，或者導致用戶疲勞和受傷。

3D列印夾具和固定裝置可以縮短交付週期，節省資金，並增強對功能和人體工程學的控制。通過內部生產和監督，定制和創造力得到了增強。複雜的形狀不是傳統模具的問題；AM非常適合具有獨特功能的軟虎鉗嵌件等應用，例如需要在精確位置固定定制零件的齒。通過對CAD檔進行微小的修改和重新列印，可以快速、低成本地重複這些步驟，直到獲得精確的形狀。

丟失、磨損或損壞的工具可以按需以任何數量進行3D列印，而成本僅為細絲。如果工程師或裝配線工人有改進工具當前形式或功能的想法，AM提供了一個經濟高效的平臺來試驗和設計新的解決方案，以提高用戶的健康、安全和生產率，並且很可能比原始工具的重量輕得多。

雖然AM不會取代要求最高強度和耐用性的夾具和固定裝置，但如果產品預計會頻繁更換，如果工具預計會有較短的保質期，或者如果產量無法證明生產傳統工具的成本，3D列印提供了一種可行的替代方法，可以用傳統方法的一小部分時間和成本來生產所需的夾具和固定裝置。Essentium HSE 3D列印平臺和我們的工程級材料組合提供了速度、強度和規模，以支持製造商所需的內部夾具和夾具生產，從而最大限度地減少生產車間的停工時間。

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