傳統(tǒng)工藝與3D打印的思考

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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