100 萬(wàn)個(gè)塑料零件采用3D打印生產(chǎn)，大批量生產(chǎn)為何不選注塑？

魔猴君  行業(yè)資訊   519天前

2023年5月23日，魔猴網(wǎng)了解到，美國(guó)3D 打印服務(wù)商Merit3D 從客戶(hù) Adhesives Technology 那里獲得了 100 萬(wàn)份零件的訂單，這在以前甚至是不可想象的。因?yàn)閷?duì)于百萬(wàn)級(jí)數(shù)量的零件，都會(huì)選擇注塑成型的工藝來(lái)批量生產(chǎn)，采用3D打印來(lái)生產(chǎn)并不具備成本優(yōu)勢(shì)。

△Merit3D 每月向 Adhesives Technology 交付 40,000 個(gè)3D打印樹(shù)脂吊架（來(lái)源：Merit3D）

但局勢(shì)正在發(fā)生轉(zhuǎn)變，這一切都始于供應(yīng)鏈中斷。

他們是如何獲得有史以來(lái)最大的 3D 打印訂單的，為什么 3D 打印比注塑成型更好？All3DP 與 Merit3D 首席執(zhí)行官 Spencer Loveless 進(jìn)行了交談以找出答案。

Adhesives 是一家建筑和工業(yè)相關(guān)粘合劑產(chǎn)品制造商，他們使用定制設(shè)計(jì)的注模塑料組件將其兩種相關(guān)產(chǎn)品連接在一起。這些小吊架采用幾種不同的設(shè)計(jì)，可確保混合噴嘴與相應(yīng)的環(huán)氧樹(shù)脂筒保持在一起，并且在運(yùn)輸或零售貨架上不會(huì)分開(kāi)。

Adhesives 公司生產(chǎn)的數(shù)十種工業(yè)粘合劑需要運(yùn)往全國(guó)各地，但沒(méi)有這個(gè)簡(jiǎn)單的塑料部件，就無(wú)法發(fā)貨，運(yùn)營(yíng)幾乎停滯不前。

注塑成型是一種成熟的批量生產(chǎn)塑料件的工藝，在全球范圍內(nèi)使用，但近幾年供應(yīng)商經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，比如受到疫情、地震、禁運(yùn)等影響。如果將注塑成型業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)回美國(guó)既費(fèi)時(shí)又費(fèi)錢(qián)。制作 Adheasives 一個(gè)版本的吊架需要一個(gè)多腔模具，重新制作可能要花費(fèi)數(shù)十萬(wàn)美元。模具越復(fù)雜，模具的成本就越高。

Loveless 說(shuō)：“一位來(lái)自 Adhesives 工作人員看到了我們?cè)谏缃幻襟w上發(fā)布的一篇帖子，并聯(lián)系我們看是否可以提供幫助，”

起初，我們的想法是將 3D 打印作為權(quán)宜之計(jì)或過(guò)渡期產(chǎn)品，直到客戶(hù)能夠繼續(xù)使用注塑成型來(lái)生產(chǎn)。

△Merit3D設(shè)計(jì)的產(chǎn)品吊架（來(lái)源：Merit3D）

為 3D 打印重新設(shè)計(jì)零件

當(dāng)然，吊架可以是 3D 打印的。Merit 對(duì)吊架進(jìn)行 3D 掃描，創(chuàng)建數(shù)字文件，然后開(kāi)始生產(chǎn)。但在目前的設(shè)計(jì)中，吊架對(duì)于 3D 打印來(lái)說(shuō)成本高得令人望而卻步，因?yàn)?3D 打印機(jī)一次運(yùn)行無(wú)法容納足夠多的吊架。項(xiàng)目將需要更多的打印機(jī)，因此需要更多的材料和更多的時(shí)間。

“有一種看法認(rèn)為，如果您對(duì)零件進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)，則只需將其從注塑成型轉(zhuǎn)換為 3D 打印即可，”Loveless 說(shuō)。但這通常沒(méi)有經(jīng)濟(jì)意義。正如原始零件設(shè)計(jì)用于注塑成型一樣，為 3D 打印重新設(shè)計(jì)它是唯一的出路。

Loveless 和工程師花了兩周時(shí)間來(lái)評(píng)估吊架的用途和特性并重新設(shè)計(jì)。通過(guò)幾次迭代，他們開(kāi)發(fā)了一個(gè)更小、更輕、美觀且使用更少材料的零件。更關(guān)鍵的是，他們擁有 24 臺(tái)photocentric Liquid Crystal Magna樹(shù)脂 3D 打印機(jī)，一次打印可生產(chǎn)400 個(gè)吊架。每次打印只需不到 4 小時(shí)。因此成本大幅下降，Adhesives 找到了臨時(shí)解決方案。

△Photocentric 樹(shù)脂 3D 打印機(jī)一次打印可容納 400 個(gè)零件（來(lái)源：Merit3D）

在收到 Adhesives 幾個(gè)月后的訂單后，Merit3D 向他們展示了另一個(gè)設(shè)計(jì)迭代。他們將這個(gè)稱(chēng)為通用吊架，因?yàn)樗m用于兩種以前具有不同吊架的產(chǎn)品。這將消除 Adhesive必須注塑、運(yùn)輸、存儲(chǔ)和應(yīng)用的另一個(gè)吊架，以及配套的注塑模具。

“在我們推出通用吊架后，突然之間，Adhesive 隨后擴(kuò)展了他們與 Merit3D 的訂單。”Loveless 說(shuō)。

盡管 3D 打印的吊架比注塑成型的更貴，但 Adhesives 的賣(mài)點(diǎn)在于不斷創(chuàng)新和改進(jìn)的附加值。

“在 500,000 件的情況下，我們計(jì)劃再次改進(jìn)它，”Loveless 說(shuō)。這一次，Merit3D 計(jì)劃利用另一個(gè) 3D 打印屬性，能夠?qū)⒍鄠€(gè)部件合并為一個(gè) 3D 打印部件。“目前，他們有一個(gè)混合噴嘴、一個(gè)吊架和一個(gè)蓋子作為三個(gè)單獨(dú)的注塑成型部件，但我們的計(jì)劃是看看我們是否可以將所有這些部件組合成一個(gè)部件?！?/span>

這項(xiàng)創(chuàng)新將為 Adhesives 公司節(jié)省更多的 SKU。

100萬(wàn)只是個(gè)開(kāi)始？

如今，Merit3D 每周向 Adhesives Technology 交付 40,000 個(gè)零件，這些零件是在他們的 10 臺(tái) Photocentric 打印機(jī)上生產(chǎn)的。即使是現(xiàn)在，Merit3D 仍在與 Photocentric 及其原材料供應(yīng)商合作，為新型 3D 打印樹(shù)脂尋找性能和成本的最佳組合，這將使他們能夠進(jìn)行更多創(chuàng)新，甚至更薄的吊架具有與當(dāng)前相同或更好的機(jī)械性能。

盡管 3D 打印徹底改變了原型制作領(lǐng)域，但要與注塑成型競(jìng)爭(zhēng)大規(guī)模生產(chǎn)，這是一場(chǎng)材料之戰(zhàn)?！拔覀冋谂c ABS、聚丙烯、尼龍和聚碳酸酯等傳統(tǒng)商品化塑料競(jìng)爭(zhēng)，”Loveless 說(shuō)。

用于 3D 打印的光敏樹(shù)脂稱(chēng)為還原聚合，通常是專(zhuān)有的。新的工程級(jí) 3D 打印樹(shù)脂定期投放市場(chǎng)，但目前并沒(méi)有太多選擇。

“在 Photocentric，我們的目標(biāo)是促進(jìn)工業(yè)化、可擴(kuò)展且價(jià)格合理的增材制造解決方案，”該公司的銷(xiāo)售總監(jiān) Sally Tipping 說(shuō)?！霸霾闹圃旌妥⑺艹尚椭g在成本上仍然存在差異，但我們的目標(biāo)是降低材料成本?！?Photocentric 是一個(gè)開(kāi)放的材料平臺(tái)，這意味著用戶(hù)可以與材料制造商合作開(kāi)發(fā)定制樹(shù)脂。

增材制造的轉(zhuǎn)折點(diǎn)

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，Adhesives Technology 能否從 Merit3D 獲取這些部件創(chuàng)新并回歸注塑成型？可能吧。但是，經(jīng)濟(jì)和立法方面的力量積極鼓勵(lì)美國(guó)公司投資新技術(shù)，使制造業(yè)回流并回歸“美國(guó)制造”。

Merit3D 利用州級(jí)回流補(bǔ)助金購(gòu)買(mǎi)設(shè)備和機(jī)器人，從而降低了 Adhesives Technology 項(xiàng)目的成本。

“我們非常積極地與美國(guó)和猶他州一起走在最前線，以尋找讓制造業(yè)回流的新方法，”Loveless 說(shuō)?！斑@是一個(gè)很好的例子。這可能是 3D 打印歷史上最大的零件訂單?！?/span>

毫無(wú)疑問(wèn)，Adhesives Technology 與 Merit3D 的項(xiàng)目是增材制造發(fā)展與注塑成型競(jìng)爭(zhēng)的重要一步。

“未來(lái)不可預(yù)知，”Loveless 指出?！案鶕?jù)他們的模具和其他一切發(fā)生的情況，我們的目標(biāo)是為他們可以說(shuō)的產(chǎn)品增加足夠的價(jià)值，好吧，我們不會(huì)回到我們的注塑模具?！?/span>

來(lái)源：南極熊