在3D打印技术的早期阶段,设备和材料的成本很高,打印质量不高,技术还不够成熟。但是,近年来,工业级3D打印技术得到了迅速发展,并且出现了新的高速,高性能和高质量工艺。航空航天和汽车等高端制造业正在积极将工业级3D打印技术应用于产品升级和新产品开发。工作取得了良好的效果。
工业级3D打印技术对零部件设计的影响
零部件设计可利用软件模拟仿真完成拓扑优化设计、性能解析评估,对比传统的制作工艺能够更大程度地选用拓扑优化的计算结果,减重效果明显。面对传统的制作工艺的产品设计需要按照生产能力分解为许多 零件,金属3D打印技术的进步能够将许多 零件完成融合设计,使零件数目大减,可靠性大幅提高,也减小整机安装的劳动量。如好几个零件组装或焊接的箱体、散热风道等,3D打印加工不但节约组装零件之间的密封材料、导电材料,并且流道、风道的截面设计、路线设计更满足流体力学标准,提高流动效率。假如零件和整机设计时綜合考虑到了增材制造特性与压铸或注塑模具的特性,就可以在小批量增材加工的并且完成大量投产前的模具设计和制作工作,进行设计工作,节约模具设计、制作、试模的时长,产品迅速上市。
工业级3D打印技术对产品研发流程的影响
面对传统的制作工艺的新产品研发流程通常只能串行,设计完成后等候加工安装后再检测,零部件多、设计和加工时长也长。零件搭配精度较差,安装、检测偶尔会发觉、解决问题,导致一整个研发时长较长。而面对增材制造的新产品研发流程,一些工作能够并行进行,零件数目减小,设计和加工时长减小,较大程度地减少研发时长。
解析一整个研发流程:产品造型环节根据3D打印好几个不同的产品造型进行对比、评估,能使造型和概念设计更健全、时长更短,为后期详细设计取得充裕的时长;样品环节采用3D打印技术加工产品结构、部分电路板,能节约样品零部件的加工时长,进而有充足的时长对样品完成各项检测,尽快发觉和解决潜在的问题;小批试产环节能够选用工业级3D打印技术快速生产出小批量的零部件,完成产品整机的流水线安装试产,使产品能迅速地做到批产状态;正式批产的同时,可以用工业级3D打印技术完成小批量的产品生产,便于搭配市场推广、客户试用等上市,使产品迅速地走向市场。
面对工业级3D打印的产品研发展望
2019年6月欧洲发表《2030年欧洲工业展望》,该报告将增材制造确认为欧洲工业将来战略增长的关键。因为3D打印技术对产品设计工艺限制的减小,使产品设计软件能够迅速地向智能化方向进步,以前的计算机辅助设计将会进步为人工智能辅助设计,产品设计更为合理、高效,大幅缓解设计工程师的劳动量,能够将精力大量地放到产品功能的实现和健全上。产品研发组织形式和产品研发流程等也会出现面向增材制造和智能化设计的变革。