粉末的力量
快速成型制造一瞥
苏西-赫纳汉
自青铜时代开始，制造商们就一直在寻找能够大大降低成本、缩短生产时间并节省资源的尖端技术。
更好、更快、更便宜。
传统方法虽然屡试不爽，但成本高昂且复杂。随着 3D 打印技术的引入，增材制造技术正在塑造我们世界的未来--就像字面意思一样！
但什么是快速成型制造？它能为您带来什么帮助？
与我们一起研究增材制造的多个层面：
增材制造（通常称为 3D 打印）是一种根据数字设计创建实物的过程。计算机辅助设计（或 CAD 软件）绘制出产品图，并记录整个设计过程。计算机辅助设计通过传输产品材料、工艺、公差和尺寸的详细图表以及相关产品的特定约定，为制造过程提供便利。
然后，将三维设计以数字方式 "切 "成超细层，因为产品将逐层成型，然后上传到快速成型机。
制造开始时，先在设计平台上均匀地撒上一层薄薄的粉末。接着，激光或电子束等热源将第一层熔化。然后降低平台，再均匀地撒上一层粉末，整个过程按照映射的设计重复进行。每一层都与前一层熔化或部分熔化的材料粘合在一起。
然后，多余的粉末被清除，并将在另一道工序中再次使用（从而减少浪费），新制作的物体也就显现出来了。
与传统制造的零件相比，快速成型技术可以生产出更轻、更强、更耐用的零件，同时缩短制造时间。这也产生了传统制造无法实现的独特微观结构和机械性能。此外，增材制造还增加了精密特征和复杂几何形状，而这些似乎是传统制造无法实现的。 从设计文件到功能设计的过程正在彻底改变制造业。
快速成型制造（AM）的好处是多方面的，就像它可以创造的设计一样。从降低成本到设计定制，我们将为您详细介绍其带来的一些惊人优势：
该技术的一个主要优势是能够实现复杂的几何形状和小的有机特征，而传统的制造方法很难或根本无法实现这些特征。例如，GE 航空公司在生产燃料喷嘴尖端时遇到了一个问题。其内部几何形状过于复杂，由 20 个用传统方法制造的单件组成，然后再将这些单件焊接和钎焊在一起。通过改用快速成型制造技术，通用电气能够在极短的时间内将燃油喷嘴头生产成一个完整的单一部件，而且不会产生单个分装部件所产生的废料。
它的优点远不止于现在是一个整体，因为更简单的设计比原来的喷嘴重量减轻了 25%，但耐用性却提高了五倍。它还将燃料燃烧提高了 20%，功率提高了 10%。在航空领域，设计的复杂性意味着费用的增加--但现在，快速成型技术不仅降低了成本，提高了效率，还为设计人员提供了前所未有的设计自由度。
通用电气公司用快速成型技术制造的燃料喷嘴
在传统制造过程中，多个部件需要分别设计、制造，然后再转运到组装成型，整个过程耗时漫长，需要数周至数月才能完成。增材制造的简化流程可加快生产过程，从而缩短以往难以承受的交货时间。
从理论上讲，产品可以在同一天完成设计、打印和测试，从而省去了过去漫长的产品开发过程中的多个阶段。这种速度有助于设计师打印多个原型，从而在投入全面生产之前快速验证。此外，与传统制造的一次性方法相比，一次批量打印可以同时生产多种产品。
传统制造是一种减法生产方式，在生产出最终产品之前都要进行切割，因此会产生大量剩余废料。虽然可以回收利用，但这需要过多的劳动力，而且要经过许多工序才能使金属恢复到工作状态，因此非常耗时。增材制造之所以被称为增材制造，是因为它将材料添加到零件上，而不是切割掉。在快速成型制造过程中，多余的金属粉末会被收集到多余的金属粉末箱中，以便在下一个生产周期中重新使用，因此几乎不会造成浪费。
此外，传统制造过程中产生的化学烟雾和有毒烟雾在 3D 打印技术中几乎不复存在。虽然 AM 机器的能耗较高，但仍不及传统的注塑成型。增材制造还有助于减少碳足迹，尤其是在航空航天领域。
还记得我们讨论过的将重量减轻 25% 的燃料喷嘴吗？随着更多轻质材料被用于制造飞机，碳排放量也会随之减少。飞机上每 5.5 磅的重量相当于每年排放 1 吨碳。
从长远来看，这些微小的变化将带来更大的改变！
虽然传统制造是该行业的重要核心，但不难理解为什么快速成型制造正在设计一个高效、有效的未来。
