传统工艺与3D打印的思考

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传统工艺是现在应用最广泛的信息自动化制造工艺，主要是数控机床控制的生产工艺。而3d打印就是如今的明星智能化制造形式，又称为快速成型技术。二者的共同点是都需要数字模型文件作为制造的基础，而传统工艺是减处理制造，3D打印则是一种增材制造。近年来由于3D打印的发展势头正盛，传统工艺遭受到一些冲击，当然公众比较关心对制造业是否有影响？这些我们只有通过深入工厂内部观察其制造的工艺流程才能探析其利弊。

一、传统CNC工艺制作零件的流程

在传统工艺中CNC，先是要用各种颜色的abs（树脂，塑料）板材切成适合产品大小的长方形或正方形，然后人工打磨平整后，放入已经编入程序的机器工作台上面，进行制作，制作的过程是一个减处理的过程，故名思议就是把用不着的地方减去，与3d打印不同的是，3d打印的工作原理是一层一层的堆积，这就类似于和的区别，只是无论传统工艺还是3d打印都有自己严格的路径和分层要求。

（1）挑选板材，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，这样在后面的机器加工过程中才能保证平衡。

（4）上机加工，机器的控制区电脑根据电脑设置的路径，钻头会去除所有不需要的部分（专业术语中的减处理）。

（5）零件成型。与此并行的过程是一种中小型的生产，考虑到成本和时间问题，会使用硅胶做模具做一下小规模的生产，但这种生产伴随的问题就是，会有一些多余边角或毛刺需要人工打磨。硅胶模具分为两部分，扣合在一起中间注入材料，凝固后取出。硅胶模具做出的产品可以看到有很多毛刺，有些零件还可以看到平面上的斜纹，是为了模型凝固后方便取出，后期会打磨掉的，完成批量生产以后，下一步的工作就是后期处理。

（1）打磨，所有的零件需要一个人工打磨的过程，因为减处理的时候用的刀头类似于钻头，会产生很多凹凸不平的路径，需要打磨光滑。

（2）喷砂，除了手工打磨，还有机器打磨。打磨完之后是喷砂，喷砂的主要作用是增加它的手感，这是基于人体工程学的角度出发的，比如磨砂质感的东西，就是通过喷砂来完成的。

（3）喷漆，下一步是喷漆，是要在表面喷一层浅灰的漆，这种浅灰色漆的作用是可以防止喷有颜色的漆时造成的瑕疵扩大，同时喷漆至少喷两遍才能保证颜色的均匀和效果正常。金属制品的表面是喷粉，经过烤制后在表面形成颜色，所以又称为烤漆。喷漆的流程为：第一步打磨好的配件；后用竹签或其他树状木制品做支撑材料，制成需要用到的支撑架，将配件放置或粘贴在支撑架上，然后喷上一层灰色底漆后放置晾干；与此同时就开始调试配件要喷涂的表层漆，在调试的过程中要不断调试漆的浓度，调出的漆浓度要适中；调好漆后用喷枪在固定工作区内对配件进行喷涂，喷完一遍后要自然晾干，如此反复三次，晾干即可。普通产品喷漆晾干之后就结束了，如果是要求比较高的产品，还会要求喷漆环境是封闭的，没有粉尘，所以会用机器把里面的粉尘和水分抽空，然后再进行喷漆处理，喷漆又分为亚光漆和亮漆两种，有时候还会要求抛光。

二、3D打印工艺

3D打印在工业上称之为快速成型，主要的技术类型有SLA光固化技术、SLS激光烧结技术和熔积成型技术FDM。与传统工艺相比较来说呢，前期的步骤是有区别的，一个是材料的层层堆积，一个是减处理，但是之后的工艺流程是一样的，同样需要打磨，需要喷砂，喷漆等。

三、3D打印与CNC工艺相比的优点

3D打印这项技术的开始只应用于工业方面，起因可能是由于一些精密零件的制造在传统的CNC工艺中无法实现，比如：环环相扣的零件，层层叠起的零件。这些零件在CNC工艺中无法实现的原因是，CNC工艺原理是减处理。例如耐克在2014年用3D打印技术所做的包包，上面有网状立体透气孔的装饰，这一工艺用CNC技术显然无法实现。但是，用3D打印来做的话，就不会有这些顾虑，只要考虑建模就可以了。3D打印技术也不是一开始就有这么先进的，最早的技术是LOM技术。与现在的几种3D打印技术相比，最大的不同就是——它的耗材是纸。他要做出一个模型，就需要把刻好的一层一层的纸泡在胶水里，然后通过烘干把这些纸胶合在一起，形成一个纸质的实物。这种最早出现的LOM技术，有着不可替代的作用，正是由于它的发展才有了后来的J-Corp技术（用石膏粉和胶水），实现了全彩打印。

四、3D打印工艺的缺点

3d打印因为其层层堆积的原理导致它不会特别坚固，无论是SLA还是SLS，都是如此。就成型过程来说，SLA和SLS都是不需要支撑的，这是由成型的技术原理所决定的，SLA和SLS的工作区域都是一个桶形的，由工作台的升降所完成的，成型后其工作区域都是满铺的耗材，所以成型过程不需要支撑。FDM由于其成型原理是喷丝工艺，所以就决定了它的不精确和各种障碍，但是这种价格偏低的桌面级3D打印机比较受个人和家庭的欢迎。FDM的耗材是丝状的ABS塑料，就导致了喷头经常会堵塞，如果在成型的过程中出现喷头堵塞的情况，那么整个产品就会废掉，需要重新打印，这样一来，不光是耗时耗力的问题，耗材的浪费也是一个方面，毕竟，其成型的耗材还是造价不低的。传统工艺代替不了3D打印，3D打印可以弥补传统工艺的缺憾，二者相辅相成。

作者：王月月