大規模生產和3D打印：我們現在處于什么階段？
魔猴君 科技前沿 28天前
3D打印不再局限于創建原型；現在它用于制造最終零件。長期以來，由于成本和交貨時間的原因，這項技術被認為不適合大規模生產，但現在它已證明可以將質量、定制和效率結合起來。許多公司已經在挖掘其大規模生產的潛力，無論是工業零部件還是定制產品。我們研究了幾個例子，其中增材制造使得批量生產數千個零件成為可能，從而顛覆了傳統的生產方法。
阿迪達斯和Carbon：運動鞋的大規模生產
2016年，阿迪達斯與Carbon合作，共同變革跑鞋制造業。第二年，他們推出了Futurecraft 4D，一種一次性打印的網狀中底。他們共同生產了10萬雙配備這項3D打印技術的鞋子。2018年，他們推出了AlphaEDGE，這是一款改進版本，在鞋跟下方有加固，可以更好地吸收跑步者施加的壓力。2021年，此次合作誕生了Adidas 4DFWD，這是第三代鞋底，利用各向異性來優化舒適度和性能。該鞋底采用Carbon DLS?工藝制造，由EPU 44彈性體（EPU 41的更耐用、更耐用的演變）制成，部分材料為生物來源（40%）。因此，阿迪達斯4DFWD代表了創新、設計和可持續性的結合，標志著該品牌技術發展的新階段。
圖片來源：Carbon
Align Technology利用3D打印技術大規模生產牙科設備
Align Technology是3D打印大規模應用的完美典范。這家美國公司專門提供牙齒矯正解決方案，尤其是Invisalign矯正器的研發。該公司長期涉足數字化和增材制造領域，于2011年收購了口內掃描儀制造商iTero，并于2024年收購了3D聚合物打印機專家Cubicure。作為3D Systems的長期合作伙伴，Align Technology使用3D打印為其矯正器生產模具，并設計直接3D打印的腭擴張器等設備。該公司擁有每天高達一百萬個定制矯正器和數十萬個模具的生產能力，展示了3D打印如何以令人印象深刻的效率將定制化和大規模生產結合起來。
圖片來源：Align Technology
BOSH先進陶瓷
眾所周知，陶瓷已成為增材制造行業的關鍵元素。博世先進陶瓷公司已經能夠利用這種材料和3D打印的優勢來增加高精度醫療部件的產量。其中包括用于侵入性手術的腹腔鏡器械的絕緣套管。在成功完成采樣階段后，該公司成功一次性打印了1,400個組件，從而能夠滿足每年高達20,000個單元的需求。由于這些套管的尺寸較小，外徑僅為1.3毫米，壁厚為90微米，因此其開發具有很大的挑戰性。為了確保這種精度，博世先進陶瓷采用了Lithoz的DLP技術，這是一種逐層光聚合工藝，能夠以最佳的質量控制和精度制造復雜的幾何形狀。
可用于腹腔鏡器械的3D打印陶瓷組件（圖片來源：Lithoz）
香奈兒及其3D打印睫毛膏刷
您可能還記得香奈兒的Volume Revolution睫毛膏：它于2018年推出，具有采用3D打打印子的獨特功能。該項目當時引起了大量的關注，因為它是一個真正的系列生產。事實上，毛刷打印領域的初創公司Erpro 3D Factory聲稱，它每周可以使用大約15臺機器設計250,000支毛刷。自該項目以來，兩個品牌推出了定制3D打印睫毛膏服務EYE。具體來說，借助平板電腦應用程序，您可以根據自己的需求和化妝愿望從10種型號中選擇睫毛膏刷。然后用PA 11進行3D打印。我們不知道到目前為止已經3D打印了多少把刷子，但可以肯定的是，這個例子清楚地展示了增材制造的所有優勢，并且可以將定制和大規模生產結合起來！
圖片來源：ERPRO/Chanel
Cobra利用3D金屬打印改變高爾夫世界
該公司推出了第一款采用HP Metal Jet技術的量產推桿，開創了高爾夫設備的新時代。其目標是：將創新與大規模生產結合起來，同時控制成本。多年來，Cobra Golf一直在探索增材制造提供的可能性，以設計出更高效的球桿。借助HP Metal Jet技術，其工程師獲得了前所未有的設計自由，可以想象使用傳統方法無法生產的結構。金屬3D打印曾經僅限于原型，現在已達到足夠的質量和速度以進行大規模生產。通過與HP合作，Cobra能夠加速其俱樂部的發展并使其向公眾開放。
照片來源：HP
通用電氣航空
GE航空在增材制造領域取得了重大進展。其位于北卡羅來納州阿什維爾的工廠已生產了超過100,000個陶瓷基復合材料(CMC)渦輪機部件，而其位于阿拉巴馬州奧本的工廠已使用該技術制造了超過100,000個噴嘴部件。CMC是一種由碳化硅纖維制成的材料，比傳統金屬合金輕三倍，但可承受的溫度高兩倍。這些特性提高了發動機的熱效率，從而降低了燃料消耗和碳排放。阿什維爾工廠是CMC噴氣發動機部件增材制造領域的先驅，于2014年開始生產。與此同時，奧本工廠于2015年開始大規模生產燃油噴嘴，成為業內首個3D打印飛機發動機部件大規模生產中心。
CMC中的3D打印渦輪機組件（圖片來源：GE航空）
Photocentric 3D為Badgemaster打印徽章
3D打印應用于量產的另一個例子是英國公司Badgemaster與3D打印機制造商Photocentric的合作。面對在極短時間內生產個性化徽章的迫切需求，Badgemaster選擇了Photocentric的樹脂基3D打印技術，并使用其LC Magna機器。這種方法使得無需使用傳統模具或工具即可快速制造30,000個最終零件并達到最佳質量。選擇這種解決方案的部分原因是疫情造成的物流限制，阻礙了傳統的生產方式。此次合作表明，增材制造即使在需求量很大的情況下也能提供快速、靈活、高效的解決方案，滿足工業需求。
照片來源：Badgemaster
醫療植入物
醫療領域也體現了3D打印與大規模生產的結合。自2013年以來，愛爾蘭公司史賽克已使用該技術生產了約200萬個假肢，從而優化了其生產。該公司開發了一種專有材料Tritanium，這是一種專為3D打印設計的鈦合金，用于開發非骨水泥膝關節假體Triathlon Tritanium，以及三種脊柱假體。
但是Tritanium鐵人三項賽是什么？該假體結合了先進的設計和高度多孔的結構，可促進生物固定。它采用SOMA工具設計，并采用Stryker自己的增材技術制造，完美地展現了3D打印的優勢：降低成本、優化資源并減少對環境的影響。為了進一步履行承諾，史賽克加入了增材綠色制造貿易協會，以鼓勵行業通過3D打印采用更可持續的制造工藝。
照片中顯示的是Triathlon Tritanium型號，即非骨水泥膝關節支架。
編譯整理：3dnatives
