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傳統(tǒng)工藝是現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的信息自動(dòng)化制造工藝,主要是數(shù)控機(jī)床控制的生產(chǎn)工藝。而3d打印就是如今的明星智能化制造形式,又稱為快速成型技術(shù)。二者的共同點(diǎn)是都需要數(shù)字模型文件作為制造的基礎(chǔ),而傳統(tǒng)工藝是減處理制造,3D打印則是一種增材制造。近年來(lái)由于3D打印的發(fā)展勢(shì)頭正盛,傳統(tǒng)工藝遭受到一些沖擊,當(dāng)然公眾比較關(guān)心對(duì)制造業(yè)是否有影響?這些我們只有通過(guò)深入工廠內(nèi)部觀察其制造的工藝流程才能探析其利弊。
一、傳統(tǒng)CNC工藝制作零件的流程
在傳統(tǒng)工藝中CNC,先是要用各種顏色的abs(樹(shù)脂,塑料)板材切成適合產(chǎn)品大小的長(zhǎng)方形或正方形,然后人工打磨平整后,放入已經(jīng)編入程序的機(jī)器工作臺(tái)上面,進(jìn)行制作,制作的過(guò)程是一個(gè)減處理的過(guò)程,故名思議就是把用不著的地方減去,與3d打印不同的是,3d打印的工作原理是一層一層的堆積,這就類似于和的區(qū)別,只是無(wú)論傳統(tǒng)工藝還是3d打印都有自己嚴(yán)格的路徑和分層要求。
(1)挑選板材,主要材料是ABS。
(2)切割板材,把板材切成工件所需大小。
(3)打磨板材,要把板材打磨平,這樣在后面的機(jī)器加工過(guò)程中才能保證平衡。
(4)上機(jī)加工,機(jī)器的控制區(qū)電腦根據(jù)電腦設(shè)置的路徑,鉆頭會(huì)去除所有不需要的部分(專業(yè)術(shù)語(yǔ)中的減處理)。
(5)零件成型。與此并行的過(guò)程是一種中小型的生產(chǎn),考慮到成本和時(shí)間問(wèn)題,會(huì)使用硅膠做模具做一下小規(guī)模的生產(chǎn),但這種生產(chǎn)伴隨的問(wèn)題就是,會(huì)有一些多余邊角或毛刺需要人工打磨。硅膠模具分為兩部分,扣合在一起中間注入材料,凝固后取出。硅膠模具做出的產(chǎn)品可以看到有很多毛刺,有些零件還可以看到平面上的斜紋,是為了模型凝固后方便取出,后期會(huì)打磨掉的,完成批量生產(chǎn)以后,下一步的工作就是后期處理。
(1)打磨,所有的零件需要一個(gè)人工打磨的過(guò)程,因?yàn)闇p處理的時(shí)候用的刀頭類似于鉆頭,會(huì)產(chǎn)生很多凹凸不平的路徑,需要打磨光滑。
(2)噴砂,除了手工打磨,還有機(jī)器打磨。打磨完之后是噴砂,噴砂的主要作用是增加它的手感,這是基于人體工程學(xué)的角度出發(fā)的,比如磨砂質(zhì)感的東西,就是通過(guò)噴砂來(lái)完成的。
(3)噴漆,下一步是噴漆,是要在表面噴一層淺灰的漆,這種淺灰色漆的作用是可以防止噴有顏色的漆時(shí)造成的瑕疵擴(kuò)大,同時(shí)噴漆至少噴兩遍才能保證顏色的均勻和效果正常。金屬制品的表面是噴粉,經(jīng)過(guò)烤制后在表面形成顏色,所以又稱為烤漆。噴漆的流程為:第一步打磨好的配件;后用竹簽或其他樹(shù)狀木制品做支撐材料,制成需要用到的支撐架,將配件放置或粘貼在支撐架上,然后噴上一層灰色底漆后放置晾干;與此同時(shí)就開(kāi)始調(diào)試配件要噴涂的表層漆,在調(diào)試的過(guò)程中要不斷調(diào)試漆的濃度,調(diào)出的漆濃度要適中;調(diào)好漆后用噴槍在固定工作區(qū)內(nèi)對(duì)配件進(jìn)行噴涂,噴完一遍后要自然晾干,如此反復(fù)三次,晾干即可。普通產(chǎn)品噴漆晾干之后就結(jié)束了,如果是要求比較高的產(chǎn)品,還會(huì)要求噴漆環(huán)境是封閉的,沒(méi)有粉塵,所以會(huì)用機(jī)器把里面的粉塵和水分抽空,然后再進(jìn)行噴漆處理,噴漆又分為亞光漆和亮漆兩種,有時(shí)候還會(huì)要求拋光。
二、3D打印工藝
3D打印在工業(yè)上稱之為快速成型,主要的技術(shù)類型有SLA光固化技術(shù)、SLS激光燒結(jié)技術(shù)和熔積成型技術(shù)FDM。與傳統(tǒng)工藝相比較來(lái)說(shuō)呢,前期的步驟是有區(qū)別的,一個(gè)是材料的層層堆積,一個(gè)是減處理,但是之后的工藝流程是一樣的,同樣需要打磨,需要噴砂,噴漆等。
三、3D打印與CNC工藝相比的優(yōu)點(diǎn)
3D打印這項(xiàng)技術(shù)的開(kāi)始只應(yīng)用于工業(yè)方面,起因可能是由于一些精密零件的制造在傳統(tǒng)的CNC工藝中無(wú)法實(shí)現(xiàn),比如:環(huán)環(huán)相扣的零件,層層疊起的零件。這些零件在CNC工藝中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的原因是,CNC工藝原理是減處理。例如耐克在2014年用3D打印技術(shù)所做的包包,上面有網(wǎng)狀立體透氣孔的裝飾,這一工藝用CNC技術(shù)顯然無(wú)法實(shí)現(xiàn)。但是,用3D打印來(lái)做的話,就不會(huì)有這些顧慮,只要考慮建模就可以了。3D打印技術(shù)也不是一開(kāi)始就有這么先進(jìn)的,最早的技術(shù)是LOM技術(shù)。與現(xiàn)在的幾種3D打印技術(shù)相比,最大的不同就是——它的耗材是紙。他要做出一個(gè)模型,就需要把刻好的一層一層的紙泡在膠水里,然后通過(guò)烘干把這些紙膠合在一起,形成一個(gè)紙質(zhì)的實(shí)物。這種最早出現(xiàn)的LOM技術(shù),有著不可替代的作用,正是由于它的發(fā)展才有了后來(lái)的J-Corp技術(shù)(用石膏粉和膠水),實(shí)現(xiàn)了全彩打印。
四、3D打印工藝的缺點(diǎn)
3d打印因?yàn)槠鋵訉佣逊e的原理導(dǎo)致它不會(huì)特別堅(jiān)固,無(wú)論是SLA還是SLS,都是如此。就成型過(guò)程來(lái)說(shuō),SLA和SLS都是不需要支撐的,這是由成型的技術(shù)原理所決定的,SLA和SLS的工作區(qū)域都是一個(gè)桶形的,由工作臺(tái)的升降所完成的,成型后其工作區(qū)域都是滿鋪的耗材,所以成型過(guò)程不需要支撐。FDM由于其成型原理是噴絲工藝,所以就決定了它的不精確和各種障礙,但是這種價(jià)格偏低的桌面級(jí)3D打印機(jī)比較受個(gè)人和家庭的歡迎。FDM的耗材是絲狀的ABS塑料,就導(dǎo)致了噴頭經(jīng)常會(huì)堵塞,如果在成型的過(guò)程中出現(xiàn)噴頭堵塞的情況,那么整個(gè)產(chǎn)品就會(huì)廢掉,需要重新打印,這樣一來(lái),不光是耗時(shí)耗力的問(wèn)題,耗材的浪費(fèi)也是一個(gè)方面,畢竟,其成型的耗材還是造價(jià)不低的。傳統(tǒng)工藝代替不了3D打印,3D打印可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)工藝的缺憾,二者相輔相成。
作者:王月月