3D打印能否在成本上与传统制造竞争?Evolve选择热塑性电子照相工艺潜力巨大

3D打印资讯
2022
06/23
11:43
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南极熊导读:几十年前,人们可能不曾想到,随着CNC数控机床的出现,会替代传统的手工作业方式。但是,当新技术出现时,总会有一些质疑的声音,同时也有一些人,可以捕捉机会脱颖而出。下一个会不会是3D打印呢?

Evolve Additive Solutions公司表示,只要有可能,3D打印的设计优势就会发挥作用。目前,该公司已开始使用3D打印技术高速生产聚合物部件。

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△STEP工艺,使用从高速成像中借用的技术。它可以以高达每小时286立方英寸的沉积速率,实现批量打印零件

该公司正在为3D打印在成本上,可直接替换传统制造方法(尤其是注塑成型)工艺而做准备。事实上,公司联合创始人、首席执行官兼总裁Steve Chillscyzn表示,以部分成本,而不是设计自由为主导,是3D打印工艺寻找机会的最佳方式。在南极熊总结的《这20项3D打印技术,中国几乎空白》,这种技术也已入选。

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△3D打印对于传统工艺,具有节约成本、更快的制造速度、减小库存压力、解决供应链、提升设计性能等点

迄今为止,3D打印的进步,一直是通过满足其他生产工艺无法满足的需求,来证明自己的商业价值。其中有许多与零件合并、轻量化、复杂形式、定制和小批量生产有关。在大多数情况下,该技术可以证明通过改变原始设计,实现提高性能的优势,即使单位成本被提高,客户觉得也是合理的。

但未来能不能有一种更平衡的可能,即实现高速批量生产,又可以实现更低成本呢?
所以,已经有人正向着与传统工艺,更具有竞争力的新方法进行创新,如Evolve开发了一种新的3D打印技术STEP(选择热塑性电子照相工艺),能够以更高的速度生产,且价格更接近传统工艺生产聚合物部件。

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△Steve Chillscyzn是Evolve公司首席执行官。该公司正在为3D打印工艺,寻找可替代传统工艺的制造速度,以及成本方式

Evolve这些机器和生产流程,已经花费了数年的时间进行研究。概括的说是3D打印借鉴了高速2D打印,但该过程不是打印文档,而是使用电子照相成像来打印材料层。

X、Y和Z的高速闭环控制,通过快速构建零件和支撑材料以及在单个零件中,快速应用材料组合来确保精确的分辨率和一致性。其Model SVP 3D打印系统能够以每小时 286 立方英寸的速度建造,这意味着一台机器每年,可以交付约8吨的3D打印塑料部件,首席执行官说。

选择性热塑电子照相3D打印技术(STEP)原理

Selective Thermoplastic Electrophotographic Process这个名字,本身由4个单词组成。①“Selective ”选择性。具有以非常精确的方式放置粒子的能力。将每个特定材料体素(每个3D像素堆叠)精确地打印放置在层中;而且,能够将两种不同材料的两个单独的体素并排放置在同一层中;甚至,能够在单层中并排放置不同颜色的体素。 这种选择性能力在全球领先,为材料选择、材料属性和颜色选择开辟了一个全新的世界。
②“ Thermoplastic”热塑性。能够3D打印标准工程热塑性塑料制成的零件,例如ABS、尼龙、TPU甚至性能更高的热塑性塑料,例如PEAK、PEK等。
③“Electrophotographic”电子照相,它是激光打印机的专业词汇。 利用世界上最强大的2D打印引擎柯达NexPress™,对每个图层进行打印成像。
在3D打印中使用电子照相技术非常罕见,它是允实现多种材料和多种颜色3D打印零件的关键要素之一。
④“Process”过程。 结合专有的硬件和软件,实现可控的、可重复的制造能力。 在质量、速度、成本和生产率之间取得很好的结果。

其实,其3D打印的工艺原理,可以概括为三大过程

△三大过程

第一步:选择性放置零件材料和支撑材料粉末,并转印到硒鼓。这是传统的非常成熟的电子照相成像技术。
第二步:对转印进行严格控制,层与层之间进行对准,保证质量;
第三步:使用高温,并施加压力,对材料进行融合堆叠,3D打印成型。
△Evolve的STEP 3D打印机
△STEP工艺的打印过程

制造成本具有巨大优势
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△为选定的客户提供测试样机,它们能够帮助新设备进行评估,和提供优化反馈

Chillscyzn说,零件成本将是赢得STEP工艺认可的最快方式。与注塑成型相比,3D打印的优势非常吸引人,包括设计优势和免于加工等。但更高的单件成本,迫使用户权衡这些优势与利弊。

所以,该技术需要在成本上克服这个障碍。数字制造服务提供商Fathom,将成为接收下一个测试样机的客户之一。Evolve和Fathom将开发一种STEP成本计算工具,以更容易地计算和分析应对解决方案。

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△这是一个生产部件,但现在只有3D打印技术才能制造这种支架,包括接头扎带。因此,该技术在特殊构建上,具有特殊的优势

目前,乐高和Stanley Black&Decker,已是Evolve的投资者之一。在特殊结构加工中,例如,一个内置水密球阀的3D打印集流体歧管,以及一组9个相关的托架,这些都可以使用该技术轻而易举的实现,同时,因为可以实现按需制造,减小了库存压力。

但Chillscyzn表示,在很多情况下,新创意目标是该技术的第二要务。目前做重要的,技术必须凭借自身的优点,赢得作为生产过程的认可,才能改变零件加工中更广泛的使用。

南极熊认为,3D打印与传统制造有着本质的不同,简化后的生产方式突破传统结构设计的限制,将生产复杂结构与优化产品性能成为可能。这提升了厂家的生产弹性、缩短生产周期,并将真正的创新思维带入产品之中。

但就像Chillscyzn所表示的那样,目前第一要素,可能首要考虑如何将成本降低,让更多的传统加工使用该技术。但随着该技术和材料的进步,未来这些都会被解决。





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