•    發佈時間：2023/12/22
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【概要描述】 通過集成3D列印增強您的CNC車間的能力，以利用快速原型製作，減少浪費，並為客戶提供更大的設計靈活性。

 

人們通常認為，在製造實心零件時，3D列印和CNC加工這兩種截然不同的製造方法是直接競爭的。然而，事實上，這些對立面吸引。首先，當在同一個團隊中使用時，一個過程的優勢補充了另一個過程的局限性。

 

只要看看今天絕大多數的3D列印服務也提供數控加工。從克拉夫特克勞德為了對輪轂進行Xometry，這些服務知道有時3D列印零件需要一些CNC加工來實現更嚴格的公差、更好的表面光潔度或簡單地增加鑽孔。在其他情況下，客戶在其製造過程中可能有獨特的CNC加工需求和3D列印需求，或者可能不知道哪種技術最適合。

數控商店可以通過整合自己的3D列印服務來加入這個不斷增長的製造商市場。



阿拉斯加費爾班克斯大學地球物理研究所的機械車間最近增加了一臺來自Markforged的金屬3D印表機，以比其他方法更快、更便宜的方式為科學家製造專門的研究工具和組件(來源:阿拉斯加費爾班克斯大學)

 

舉個例子，RPG工業公司RPG Industries的總裁兼創始人Bob Gingsberg表示，俄亥俄州蒂普市的一家精密製造店將Markforged的金屬和碳纖維增強尼龍3D印表機整合到他們的產品中，用於快速成型和最終金屬零件的幾何形狀，這些零件對CNC來說成本太高。“複合材料和金屬3D列印確實將成為我們行業的未來，我們希望成為該領域的早期採用者和專家。”

 

3D印表機也是公司內部機器車間的一個受歡迎的補充。美國商用電池電動汽車製造商Nikola Corporation對複雜的鋁零件進行數控加工，但採用了BigRep的大型3D印表機來製造獨特的夾具，以在加工這些零件時固定它們。

 

在這篇文章中，我們詳細介紹了為什麼你應該在你的CNC商店增加一臺(或多臺)3D印表機的十個原因，並介紹了一些已經成功地同時提供這兩種技術的製造商。

 

更快更便宜的原型



 

碳纖維3D列印(來源:英國專業3D列印)

 

正如任何製造企業主都會告訴你的那樣，時間、成本以及如何降低這兩者始終是他們考慮的首要問題。設計迭代是製造過程的一部分，持續花費比預期更長的時間，並產生延遲可能導致的所有問題。

 

使用3D列印在幾個小時內創建工具或零件的原型正在成為全面數控加工前的重要一步。這有助於優化刀具路徑、識別潛在問題和改進製造過程。

 

使用3D列印的快速原型製作可以節省專案時間。例如，RPG工業的任務是重建一個停產的電機部分對於一輛老爺車來說。他們的第一步是用耐用的碳纖維尼龍3D列印零件，以測試是否適合裝配。“我們可以大大縮短交貨時間，”金茨伯格說。“我們能夠在沒有任何人工干預的情況下，通宵列印。”

 

節省的時間、易用性，以及在此過程中修改數字設計的額外機會，對工程車間來說具有變革意義。

 

擴展的產品



總部位於上海的In3DTec提供傳統和添加製造(來源:In3DTec)

 

將3D列印服務添加到當前的CNC加工產品中，只會擴大您商店的潛在工作和客戶範圍。一些客戶的需求更適合3D列印技術，或者在產品開發過程的不同階段可能需要這兩種技術，例如在最終零件被CNC加工之前3D列印一個功能原型以供批准。

 

三維科技上海的一家大型代工製造店表示，其CNC加工和注射成型能力補充了其金屬和聚合物3D列印服務，使其成為“高級設計的一站式商店”該公司表示，3D列印為客戶提供了更高的生產靈活性，不需要高成本的工具，有更多的幾何設計自由，並且可以按需快速列印零件。

 

這地球物理研究所的機械車間阿拉斯加費爾班克斯大學的最近增加了一臺來自Markforged的金屬3D印表機，為科學家製造專門的研究工具和組件。“能夠進行金屬印刷大大擴展了我們的能力，”地球物理研究所機械車間經理格雷格·希普曼說。“3D列印的一大優勢是，你可以完成用機械幾乎不可能完成的幾何圖形。”

 

複雜的設計



 

來自Aidro的3D列印整合液壓和閥門組件(來源:Aidro)

 

有些零件極難或不可能用數控機床加工，如內部通道複雜的零件。當電腦列印無法解決問題時，3D列印可以為客戶提供解決方案。例如，創建帶有內部冷卻通道的注射成型模型和型芯，或者通過使用填充模型而不是實心材料來減輕零件重量的能力。

 

因為3D列印可以實現數控機床無法實現的設計，製造車間可以為客戶提供更多創新。可以更加靈活地應對工程挑戰。例如，可以為3D列印重新設計多部件組件，以包含更少的部件，從而更容易和更便宜地生產，並包括新的效率。

 

更快的批量定制



大眾Autoeuropa的3D列印車輪保護夾具(來源:UltiMaker)

3D列印並不一定比CNC加工更快，因為批量生產速度取決於幾個因素，包括零件的複雜性、尺寸和材料，但當涉及到一批全部定制或略有不同的產品時，3D列印是更好的選擇。

 

對於3D列印，沒有最小訂單數量，這可能是需要獨特工具或模具的技術的情況。它有助於快速生產可輕鬆定制的小批量零件，使該流程成為利基市場、靈活批量或專業設計的理想選擇。

 

例如，在大眾汽車歐羅巴，內部機械車間曾經外包專用裝配工具直到它安裝了UltiMaker 3D印表機。憑藉快速批量生產獨特設計的能力，該公司成功地將每個新設計迭代需要35天的流程簡化為僅4天，每年大幅節約成本91%或超過325，000美元。

 

該公司表示，完全控制整個設計過程意味著每個新工具現在只需10美元，團隊可以根據需要在內部不斷改進每個版本。

 

提高可持續性



幾乎任何類型的塑膠都可以被清洗、切碎、乾燥，並製成3D印表機的原材料(來源:新的原料)

 

可持續發展是公司和製造商非常關心的問題，這既是對現代消費者態度的回應，也是對機械加工行業廢棄物遺留問題的回應。

 

3D印表機可以成為你的機械商店的環保附加物。它們產生的廢物很少，並且通常不像其他車間工具那樣需要太多的能源，這取決於技術。此外，他們可以使用生物基和100%回收絲。有些甚至可以用你店裏的碎塑膠垃圾列印。

 

列印店組織者



David Warboss為3D列印設計的釘板系統衣架和工具架(來源:Prusa印刷材料公司)

 

如果不僅僅是提供給顧客，3D印表機也是為你的商店創造產品的一個很好的工具。每個商店都有自己獨特的需求，尤其是在組織輔助工具和配件方面。

 

在製造環境中，工具的存放方式和設備的佈局對工人的移動有著重要的影響。工具越近，組織得越好，工人花在獲取或尋找正確工具上的時間就越少。

 

許多商店現在使用3D列印來定制設計和製造垃圾桶、衣架和其他工具架。抽屜組織器、櫥櫃和其他儲物單元也可以定制，以提高工作區流程的有效性和效率。除了這些組織輔助工具之外，您的3D印表機還可以生產任意數量的定制耗材，如噴嘴、單件或機器部件。這減少了對外部供應商的依賴，並允許快速更換。

 

定制夾具



費城機械車間產品開發工廠的3D列印工具(來源:產品開發工廠)

 

3D印表機在現有CNC加工操作中的一種主要使用方式，用於創建CNC過程中使用的定制工具、夾具和夾具。這可以減輕來自時間、成本和勞動密集型加工資產的壓力，同時提高CNC過程本身的精度和效率，尤其是對於獨特的或專門的專案。

 

PHB加工和成型賓夕法尼亞州美景鎮。稱，3D列印在其商店中最實際的好處是它可以降低夾具和工具的成本。該公司表示:“由於CAD檔可以直接導入3D印表機，這也節省了我們團隊為額外的加工設備編程的時間。”。“3D列印在許多情況下都是合適的，例如當你希望節省成本，包括機械加工無法生產的功能，或者只是想拿在手中的低保真度零件。”

 

材料節約



數控加工產生大量廢品(來源:BigRep)

 

3D列印從零開始製造零件，只在需要的地方存放所需的材料，有助於最大限度地減少浪費。與此相反，數控加工是一個減法過程，會產生大量的廢料。

 

將3D印表機添加到您的商店可以從兩個方面幫助節省材料。首先，通過3D列印精確的原型進行裝配和功能測試，您可以確保最終的CNCed設計是完美的，不需要進一步的迭代。

 

3D列印可以為您和您的客戶節省材料成本的第二種方式是3D印表機首先使用更少的材料。使用鈦等昂貴材料進行3D列印需要的原材料更少，產生的廢料也更少。您還有機會改變零件設計以合併零件或創建網格填充而不是實體材料，這兩種方式都可以使用較少的整體材料來創建零件。

 

功能原型



來自加拿大阿爾伯塔省的PrototypeHubs(來源:PrototypeHubs)的多噴射融合3D列印尼龍手柄適合金屬部件

 

儘管一些3D列印技術適合設計原型，但其他3D列印技術可以在廣泛的工程級材料中生產功能原型，包括塑膠、金屬和複合材料。

 

這種類型的原型為客戶提供了在開發階段進行物理測試的機會，這在探索材料選項時特別有用。

 

在這一領域開展業務並向客戶提供原型材料好處的一家公司是產品開發工廠(PDFact)總部在費城。該公司表示:“在特定環境條件下測試產品的功能和耐用性，會帶來新的迭代和改進的設計。”“3D列印帶來了一大優勢，因為即使原始零件不可用，也可以創建零件並將其集成到現有系統中。”

 

PDFact提供內部5軸加工能力和各種3D列印技術，為客戶提供組裝和檢測設備的原型和概念驗證。該公司使用功能原型進行物理測試、機械性能以及測試系統和組件。

 

易操作的



A&M工具工程團隊使用3D印表機為原型、工具和其他應用生產零件(來源:Formlabs)

 

公認的3D印表機的一個優勢是易於使用。與機械車間可能需要的CNC機器和其他專門設備不同，大多數3D印表機不需要專門的操作培訓，對於技術高超、經驗豐富的工程師來說相對簡單。

 

這是當時的情況A&M工具和設計總部位於馬薩諸塞州的一家機械商店，在從Formlabs引進桌面3D印表機進行現代化改造時，已經運營了65年以上。“3D列印已經成為我們工具箱中一個無價的工具，”A&M運營副總裁Guido Jacques說，“這是一種陳詞濫調，但它真的讓我們所有人完全跳出框框思考。”

 

該公司最初增加了一臺Formlabs樹脂3D印表機，以加快專案進度並開放產能，以補充人手不足的工程團隊，然後將3D列印應用從原型和通信模型擴展到快速生產工具和定制機械的最終使用零件。

 

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