3D打印主要通過一次一層地構(gòu)建對(duì)象來創(chuàng)建零件。與傳統(tǒng)的制造技術(shù)(例如CNC加工)相比，3D打印技術(shù)具有許多優(yōu)勢(shì)，本文主要闡述3D打印相對(duì)于傳統(tǒng)制造工藝的優(yōu)勢(shì)，讓使用者可以更好的了解3D打印機(jī)是如何改變?nèi)藗兩畹摹?/p>

目前3D打印還不能完全取多傳統(tǒng)制造方法，但是在許多實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，3D打印機(jī)能夠從功能材料中以高精度實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計(jì)。充分了解3D打印的優(yōu)勢(shì)，可以使設(shè)計(jì)師在選擇制造工藝時(shí)做出更好的決策，并使他們能夠交付最佳產(chǎn)品。

速度

3D打印的主要優(yōu)勢(shì)之一是與傳統(tǒng)制造方法相比，零件的生產(chǎn)速度更高效。具有復(fù)雜設(shè)計(jì)外觀的模型可以從軟件上導(dǎo)出并在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)利用3D打印機(jī)制作出來。這樣的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)設(shè)計(jì)思想可以快速驗(yàn)證和迭代。

在過去，通過傳統(tǒng)加工方式制造原型可能要花費(fèi)幾天甚至幾周的時(shí)間，而3D打印則會(huì)在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)將模型交給設(shè)計(jì)人員。盡管更多的工業(yè)3D打印機(jī)器需要花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間印刷和后加工零件，但與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，以中小批量生產(chǎn)功能性最終零件的能力提供了巨大的節(jié)省時(shí)間的優(yōu)勢(shì)(通常是交貨時(shí)間提前，而單獨(dú)注塑模具可能需要數(shù)周的時(shí)間)。

一體制造成型

設(shè)計(jì)人員最關(guān)心的問題之一是如何盡可能高效地制造零件。大多數(shù)零件需要通過傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行大量的零件制造再后期拼接完成。這些操作會(huì)影響設(shè)計(jì)的質(zhì)量和可靠性。

通過傳統(tǒng)制造方法制成的定制鋼支架需要從CAD模型開始。設(shè)計(jì)完成后，首先從將鋼型材切割成一定尺寸開始制造。然后將型材夾緊到位并一次焊接一個(gè)以形成支架。有時(shí)將需要制作自定義夾具，以確保所有組件正確對(duì)齊。然后將焊縫打磨以提供良好的表面光潔度。接下來要鉆孔，以便將支架安裝在墻上。最后，對(duì)支架進(jìn)行噴砂，上底漆和上漆以改善其外觀。

而利用3D打印機(jī)只需一步即可完成構(gòu)建，而在構(gòu)建階段則無需機(jī)器操作員的干預(yù)。一旦完成CAD設(shè)計(jì)，就可以在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)一步將其上載到機(jī)器并進(jìn)行打印。**

一體生產(chǎn)零件的能力極大地減少了對(duì)不同制造工藝(機(jī)加工，焊接，噴漆)的依賴，并使設(shè)計(jì)人員可以更好地控制最終產(chǎn)品質(zhì)量。

3D打印過程(紅色)與傳統(tǒng)制造過程(黑色)相比工藝制造流程

花費(fèi)

制造成本可以分為三類： 機(jī)器操作成本，材料成本和人工成本。

機(jī)器操作成本：大多數(shù)桌面級(jí)3D打印機(jī)消耗的電量與計(jì)算機(jī)相同。工業(yè)3D打印技術(shù)消耗大量可能會(huì)消耗更多的電來生產(chǎn)單個(gè)零件。但是，只需一步即可生成復(fù)雜幾何圖形的能力可帶來更高的效率和周轉(zhuǎn)率。機(jī)器操作成本通常是制造總成本的最低貢獻(xiàn)。

材料成本：3D打印的材料成本因技術(shù)而異。桌面級(jí)FDM打印機(jī)使用絲材線圈，每公斤成本約為25美元，而SLA打印需要樹脂，零售價(jià)約為每升150美元?？捎糜?D打印的材料范圍使得難以量化與傳統(tǒng)制造的比較。SLS中使用的尼龍粉每公斤價(jià)格約為70美元，而注塑成型中使用的尼龍顆粒價(jià)格僅為每公斤2至5美元。 材料成本是3D打印零件成本的最大來源。這也是制約很多企業(yè)購買3D打印機(jī)的重要原因。**

人工成本：3D打印的主要優(yōu)勢(shì)之一是較低的人工成本。除了后處理，大多數(shù)3D打印機(jī)只需要一兩名操作員即可。然后機(jī)器遵循完全自動(dòng)化的過程來生產(chǎn)零件。與通常需要熟練的機(jī)械師和操作員的傳統(tǒng)制造相比，3D打印機(jī)的人工成本幾乎為零。

與傳統(tǒng)制造工藝相比，小批量的3D打印成本極具競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)于驗(yàn)證形狀和裝配的原型的生產(chǎn)，它比其他替代制造方法(例如注塑)便宜得多，并且通常在制造一次性功能部件方面具有競(jìng)爭(zhēng)力。隨著生產(chǎn)量的增加，傳統(tǒng)的制造技術(shù)就會(huì)變得更具成本效益，所以3D打印屬于對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)的一個(gè)重要補(bǔ)充。

降低潛在風(fēng)險(xiǎn)

如果不小心制造出有缺陷的原型會(huì)浪費(fèi)設(shè)計(jì)者的時(shí)間和金錢。使用傳統(tǒng)的模具加工制造方法哪怕是很小的變化都可能帶來巨大的財(cái)務(wù)支出(開模費(fèi)用高昂)。

人們可以在購買昂貴的制造設(shè)備(例如模具或工裝和夾具)之前，能夠通過打印可用于生產(chǎn)的原型來驗(yàn)證設(shè)計(jì)，從而消除了原型制作過程中的風(fēng)險(xiǎn)。這有助于在進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)所需的大量投資之前，先行通過3D打印小成本試錯(cuò)來驗(yàn)證項(xiàng)目可行性。**

復(fù)雜性和設(shè)計(jì)自由度

傳統(tǒng)制造方式對(duì)可制造的產(chǎn)品限制較高。諸如對(duì)拔模角度，底切和工具進(jìn)入等設(shè)計(jì)要求不適合。

而對(duì)于3D打印來說可能對(duì)精確打印的最小尺寸特征有一些限制，但絕大大多數(shù)情況主要限制都圍繞如何優(yōu)化打印方向以減少支撐依賴性和打印失敗的可能性。這為設(shè)計(jì)師提供了很大的設(shè)計(jì)自由度，并允許輕松創(chuàng)建非常復(fù)雜的幾何形狀。**

定制化

3D打印不僅可以提供更大的設(shè)計(jì)自由度，還可以完全定制設(shè)計(jì)。由于當(dāng)前的3D打印技術(shù)一次只能制造少量零件，因此非常適合小批量定制化生產(chǎn)。該定制化概念已被醫(yī)學(xué)和牙科行業(yè)所接受，用于生產(chǎn)定制義肢，植入物和牙科助具等。從量身定制的完美適合運(yùn)動(dòng)員的高級(jí)運(yùn)動(dòng)裝備到定制太陽鏡和時(shí)尚配飾，3D打印可經(jīng)濟(jì)高效地一次性生產(chǎn)定制零件。

可持續(xù)發(fā)展

傳統(tǒng)制造方法(例如CNC銑削或車削)會(huì)從初始材料中去除大量多余材料，從而導(dǎo)致產(chǎn)生大量廢料。而3D打印通常僅使用制造零件所需的必備材料數(shù)量。大多數(shù)過程使用的原材料可以回收并在多個(gè)項(xiàng)目中重復(fù)使用。所以3D打印過程幾乎不會(huì)產(chǎn)生浪費(fèi)。