Verglichen mit dem äquivalenten Materialherstellungsprozess und dem subtraktiven Herstellungsprozess hat der 3D-Druck viele Vorteile, und viele Artikel wurden detailliert analysiert und ausgearbeitet. Der Autor ist der Ansicht, dass der 3D-Druck im Vergleich zu herkömmlichen Herstellungsverfahren die folgenden drei Hauptvorteile hat:
1. Der Gestaltungsraum ist unbegrenzt. Für Artikel mit komplexen geometrischen Strukturen (wie Artikel mit sehr komplexen topologischen Strukturen oder Hohlraumstrukturen im Inneren) können herkömmliche Herstellungsverfahren nicht verarbeitet werden, und die Artikel müssen zerlegt und separat verarbeitet und dann zusammengesetzt werden. Beim 3D-Druck werden Objekte Schicht für Schicht in 2D-Flächen zerlegt, sodass die Verarbeitung beliebig komplexer Objekte kein Problem darstellt und die Verarbeitungsgenauigkeit nur von den kleinsten Materialpartikeln abhängt, die der Drucker ausgeben kann. Dies ist der größte Vorteil, den uns der 3D-Druck bietet, da er es Designern ermöglicht, beliebig komplexe geometrische Formen mit unbegrenztem Gestaltungsraum zu entwerfen. Es ist dieser Vorteil, der uns eine große Anzahl von Problemen gibt, die bei der geometrischen Gestaltung und Optimierung zu lösen sind, die später detailliert werden.
2. Zero-Skill-Fertigung. Herkömmliche Produktionsanlagen sind riesig und teuer und erfordern hohe Fachkenntnisse für den Betrieb. 3D-Drucker (wie FDM-3D-Drucker) sind klein und billig, und einige haben bereits Einzug in den Haushalt gehalten, die einfach und bequem zu bedienen sind. Im Vergleich zu teuren Formen benötigt der 3D-Druck nur eine digitale Datei zum Formen. Daher kann durch den 3D-Druck das personalisierte Design und die kundenspezifische Anpassung von Produkten einfach realisiert werden, was die Entwicklungszeit von Produkten erheblich verkürzt. Dieser Vorteil hat uns nicht-mechanische Forschungsmitarbeiter verschafft, die auch verwandte Forschungen zu Geometrie, Struktur, Materialien usw. durchführen können, was verwandte Forschungsfragen in der Fertigung erheblich vertieft und erweitert.
3. Unbegrenzte Materialkombinationen. Der Multijet-3D-Drucker kann mehrere Materialien in Kombination drucken. Durch das Stapeln und Kombinieren von Materialien haben die Drucksachen andere physikalische und mechanische Eigenschaften als ein einziges Material. Durch die Kombination verschiedener Materialien können daher „neue Materialien“ mit unterschiedlichen Eigenschaften hergestellt werden. Dieser Vorteil verschafft uns die Möglichkeit, die Materialverteilung zu steuern, um die physikalischen, mechanischen und strukturellen Eigenschaften des Artikels zu steuern, um so eine Vielzahl von Artikeln herzustellen und die Flexibilität des Produkts zu erhöhen.
Kurz gesagt, die drei am meisten geschätzten Vorteile der 3D-Drucktechnologie sind die Beschleunigung des Produktentwicklungsprozesses, die Bereitstellung personalisierter und kundenspezifischer Produkte und die Erhöhung der Produktionsflexibilität. Aus der Perspektive des Formprozesses hat der 3D-Druck die traditionelle Formmethode durchbrochen. Es müssen keine Formen und keine mechanische Bearbeitung im Voraus hergestellt werden. Durch die Kombination von Hardwaresystemen für schnelles automatisches Prototyping und CAD-Softwaremodellen können verschiedene Produkte mit komplexen Formen hergestellt werden, wodurch der Produktdesign- und Produktionszyklus erheblich verkürzt und die Produktionskosten erheblich gesenkt werden.
Als junges Formverfahren weist der 3D-Druck natürlich noch viele Mängel auf, wie z. B. langsame Formzeit, geringe Präzision, wenige Materialarten und Unfähigkeit zur Massenproduktion. Zu diesem Zeitpunkt gehört der tatsächliche Einsatz des 3D-Drucks noch zur Kategorie des Rapid Prototyping, das Unternehmen die Herstellung von Produktprototypen vor der Herstellung formeller Produkte ermöglichen soll, was in der Branche auch als Prototyp bezeichnet wird. Daher existiert der 3D-Druckformprozess derzeit als ergänzender Weg zum traditionellen Herstellungsprozess, und es wird einige Zeit dauern, bis er zur Mainstream-Fertigungstechnologie wird. Wir müssen jedoch glauben, dass das menschliche Streben nach Technologie unbegrenzt ist. Mit dem kontinuierlichen Fortschritt der Forschung und Entwicklung von 3D-Druckgeräten und Druckmaterialien wird die 3D-Drucktechnologie immer weiter verbreitet sein.
Aus einer anderen Perspektive hat die 3D-Drucktechnologie die Fertigung von Fabriken zu Familien ermöglicht, eine große Anzahl individueller Designer (dh Hersteller) hervorgebracht und unbegrenzte kreative Designmöglichkeiten inspiriert.
Die 3D-Drucktechnologie erschien in den späten 1980er und frühen 1990er Jahren (auch bekannt als Rapid-Prototyping-Technologie), und es ist weniger als 30 Jahre her. Das Prinzip ist sehr einfach: Nehmen Sie eine digitale 3D-Modelldatei als Eingabe, verwenden Sie Metallpulver oder Kunststoff und andere verbindbare Materialien, um ein Objekt durch Schicht-für-Schicht-Druck zu konstruieren.
Visuell gesehen geben gewöhnliche Drucker 2D-Bilder oder grafische digitale Dateien auf Papier durch Tinte aus; 3D-Drucker geben echte Rohstoffe (wie Metalle, Keramik, Kunststoffe, Sand usw.) als dünne Schicht aus (physisch Der obere Teil hat eine bestimmte Dicke), und dann wird es Schicht für Schicht wiederholt, und schließlich wird es physisch Objekt im Raum. Wenn der 3D-Druck eine bestimmte Schicht ausgibt, ähnelt der Prozess daher dem Tintenstrahldruck. Es ist, als würde man ein Haus bauen, das aus Ziegeln aufgebaut wird, während 3D-gedruckte Objekte nacheinander aus Rohstoffen aufgebaut werden.
Da der 3D-Druck durch schichtweises Stapeln von Materialien hergestellt wird, wird er auch als additiver Herstellungsprozess bezeichnet. 3D-Druck ist kein Mysterium. Verglichen mit dem tausendjährigen äquivalenten Materialherstellungsprozess und dem jahrhundertealten subtraktiven Herstellungsprozess ist der 3D-Druck nur ein neuer Herstellungsprozess mit einer Geschichte von weniger als 30 Jahren.