傳統工藝與3D打印的思考

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傳統工藝是現在應用最廣泛的信息自動化制造工藝，主要是數控機床控制的生產工藝。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。二者的共同點是都需要數字模型文件作為制造的基礎，而傳統工藝是減處理制造，3D打印則是一種增材制造。近年來由于3D打印的發展勢頭正盛，傳統工藝遭受到一些沖擊，當然公眾比較關心對制造業是否有影響？這些我們只有通過深入工廠內部觀察其制造的工藝流程才能探析其利弊。

一、傳統CNC工藝制作零件的流程

在傳統工藝中CNC，先是要用各種顏色的abs（樹脂，塑料）板材切成適合產品大小的長方形或正方形，然后人工打磨平整后，放入已經編入程序的機器工作臺上面，進行制作，制作的過程是一個減處理的過程，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，這就類似于和的區別，只是無論傳統工藝還是3d打印都有自己嚴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，這樣在后面的機器加工過程中才能保證平衡。

（4）上機加工，機器的控制區電腦根據電腦設置的路徑，鉆頭會去除所有不需要的部分（專業術語中的減處理）。

（5）零件成型。與此并行的過程是一種中小型的生產，考慮到成本和時間問題，會使用硅膠做模具做一下小規模的生產，但這種生產伴隨的問題就是，會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，后期會打磨掉的，完成批量生產以后，下一步的工作就是后期處理。

（1）打磨，所有的零件需要一個人工打磨的過程，因為減處理的時候用的刀頭類似于鉆頭，會產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的角度出發的，比如磨砂質感的東西，就是通過噴砂來完成的。

（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造成的瑕疵擴大，同時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，經過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；與此同時就開始調試配件要噴涂的表層漆，在調試的過程中要不斷調試漆的濃度，調出的漆濃度要適中；調好漆后用噴槍在固定工作區內對配件進行噴涂，噴完一遍后要自然晾干，如此反復三次，晾干即可。普通產品噴漆晾干之后就結束了，如果是要求比較高的產品，還會要求噴漆環境是封閉的，沒有粉塵，所以會用機器把里面的粉塵和水分抽空，然后再進行噴漆處理，噴漆又分為亞光漆和亮漆兩種，有時候還會要求拋光。

二、3D打印工藝

3D打印在工業上稱之為快速成型，主要的技術類型有SLA光固化技術、SLS激光燒結技術和熔積成型技術FDM。與傳統工藝相比較來說呢，前期的步驟是有區別的，一個是材料的層層堆積，一個是減處理，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工藝相比的優點

3D打印這項技術的開始只應用于工業方面，起因可能是由于一些精密零件的制造在傳統的CNC工藝中無法實現，比如：環環相扣的零件，層層疊起的零件。這些零件在CNC工藝中無法實現的原因是，CNC工藝原理是減處理。例如耐克在2014年用3D打印技術所做的包包，上面有網狀立體透氣孔的裝飾，這一工藝用CNC技術顯然無法實現。但是，用3D打印來做的話，就不會有這些顧慮，只要考慮建模就可以了。3D打印技術也不是一開始就有這么先進的，最早的技術是LOM技術。與現在的幾種3D打印技術相比，最大的不同就是——它的耗材是紙。他要做出一個模型，就需要把刻好的一層一層的紙泡在膠水里，然后通過烘干把這些紙膠合在一起，形成一個紙質的實物。這種最早出現的LOM技術，有著不可替代的作用，正是由于它的發展才有了后來的J-Corp技術（用石膏粉和膠水），實現了全彩打印。

四、3D打印工藝的缺點

3d打印因為其層層堆積的原理導致它不會特別堅固，無論是SLA還是SLS，都是如此。就成型過程來說，SLA和SLS都是不需要支撐的，這是由成型的技術原理所決定的，SLA和SLS的工作區域都是一個桶形的，由工作臺的升降所完成的，成型后其工作區域都是滿鋪的耗材，所以成型過程不需要支撐。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，但是這種價格偏低的桌面級3D打印機比較受個人和家庭的歡迎。FDM的耗材是絲狀的ABS塑料，就導致了噴頭經常會堵塞，如果在成型的過程中出現噴頭堵塞的情況，那么整個產品就會廢掉，需要重新打印，這樣一來，不光是耗時耗力的問題，耗材的浪費也是一個方面，畢竟，其成型的耗材還是造價不低的。傳統工藝代替不了3D打印，3D打印可以彌補傳統工藝的缺憾，二者相輔相成。

作者：王月月