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尽管3D打印的未来看起来非常光明,但该技术目前面临着许多必须克服的障碍,才能将其带到下一个水平。
与传统的制造技术相比,3D打印通常速度较慢,成本也更高。还有与质量和可持续性有关的问题。为了让3D打印在未来变得更加可行,需要解决以下问题。
更快的速度
一层一层的生产系统需要固定的时间来完成,这意味着每一件物品的生产需要相同的时间。然而,在注射成型等传统制造系统中,生产可以实现自动化,在工具和模具最初开发之后,产品可以快速批量生产,这减少了生产时间。
对于短期生产运行,3D打印优于为批量生产设计的传统技术。然而,出于缩放目的,传统系统很容易超过3D打印。
更划算
对于有限的生产运行,3D打印比传统的生产方式更便宜,因为只需要一到两台机器就可以制造一件物品。与传统方法相比,3D打印的浪费也更少,因为物体是完全制造的,而不是用更大块的材料。增材制造通常不需要进一步的工具。因此,每个3D打印机的成本是固定的。
然而,传统的大规模生产系统在较短的时间内需要较少的能量来生产更多的物体。在开发必要工具的初始成本之后,一件物品的价格通常不会比用于生产它的材料的成本高出多少。随着时间的推移,能源效率和传统序列的更高速度将抵消对机械的前期投资,这将比使用3D打印系统生成相同对象的成本更低。
通过3D打印机生产的产品的价格与使用传统系统的价格相等的那一点,将根据所生产的产品的不同而有所不同。这一点被称为“盈亏平衡”,在此之后,传统技术在单位部件上比增材制造更具成本效益。在一项研究中Xometry,这一点被发现是在最初的150个单位的生产运行。
更好的质量
在3D打印技术中,每一层都位于最后一层之上,因此设计存在结构缺陷。虽然围绕这个问题有不同的设计技术,但对于那些为工业目的制造高质量零件的公司来说,质量可能是一个大问题。
对于一些3D打印技术来说,还有一个与分层相关的问题:物体内部产生的条纹会降低视觉吸引力。虽然有一些方法可以完成3D打印物品,使这些层隐藏起来,但这比其他方式制作的产品需要更多的时间和精力。
克服这些困难的最简单的方法是使用高分辨率的激光系统制造。然而,这导致了物体3D打印需要更长的时间,基于材料,可能仍然需要进一步细化,以达到所需的状态。此外,这种基于激光的系统成本高昂,更适合工业化企业和拥有大量资源的大公司。
更高的可持续性
在某种程度上,3D打印物品可能会被相同物品的传统生产技术所超越。因此,运行打印机所需的能量,以及将材料提炼成有用格式的需要,抵消了3D打印机相对于传统技术的最初可持续性优势。欧洲杯足球竞彩
简而言之,在可再生能源和“绿色”加工变得更加普遍之前,从长远来看,当大规模生产大量产品时,传统的制造技术仍然会更加环保。
此外,用于建造房屋和其他大型物体的3D打印机需要大量的能源,这使得使用大型物体和结构的传统技术的可持续性大大降低。
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