与等材料制造工艺和减材料制造工艺相比,3D打印有很多优势,与传统制造工艺相比,3D打印主要有以下三大优势:
1. 设计空间不受限制。对于具有复杂几何结构的物品(如内部具有非常复杂的拓扑结构或空腔结构的物品),传统的制造工艺无法进行加工,需要在装配前对物品进行拆卸和单独加工。然而,3D打印将物体分解为一层一层的2D区域,因此在处理任何复杂物体时都没有问题。加工精度仅取决于打印机能输出的最小材料颗粒。这是3D打印给我们带来的最大优势。它允许设计师设计任意复杂的几何形状,设计空间无限。是这一优点,给我们在几何设计和优化中提出了大量需要解决的问题。
2. 零技能制造。传统的制造工艺装备体积庞大、价格昂贵,对操作技能要求很高。而3D打印机(如FDM 3D打印机)体积小,价格便宜,有些已经进入家庭,使用起来简单方便。与昂贵的铸造模具相比,3D打印只需要一个数字文件就可以形成。因此,通过3D打印,可以轻松实现产品的个性化设计和定制,大大缩短了产品开发时间。这一优势使我们的非机械研究人员有能力进行几何、结构、材料等方面的研究,极大地深化和拓展了制造业中的相关研究问题。
3. 材料的无限组合。多喷嘴3D打印机可以同时打印多种材料。通过材料的堆叠和组合,打印品具有与单一材料不同的物理和机械性能。因此,通过不同材料的组合,可以生产出具有不同性能的“新材料”。这一优势为我们提供了通过控制材料的分布来控制物品的物理、力学和结构特性的能力,从而生产多样化的物品,提高产品的灵活性。
简而言之,3D打印技术最受重视的三大优势是加速产品开发进程、提供个性化和定制化产品以及增加生产的灵活性。从成型工艺的角度来看,3D打印已经突破了传统的成型方法。它不需要提前做模具和机械加工。通过快速自动成型硬件系统与CAD软件模型的结合,可以制造出各种复杂形状的产品,使产品的设计和生产周期大大缩短,大大降低了生产成本。