傳統工藝與3D列印的思考論文
傳統工藝與3D列印的思考論文
傳統工藝是現在應用最廣泛的資訊自動化製造工藝，主要是數控機床控制的生產工藝。而3D列印就是如今的明星智慧化製造形式，又稱為快速成型技術。二者的共同點是都需要數字模型檔案作為製造的基礎，而傳統工藝是減處理製造，3D列印則是一種增材製造。近年來由於3D列印的發展勢頭正盛，傳統工藝遭受到一些衝擊，當然公眾比較關心對製造業是否有影響？這些我們只有透過深入工廠內部觀察其製造的工藝流程才能探析其利弊。
一、傳統CNC工藝製作零件的流程
在傳統工藝中CNC，先是要用各種顏色的abs（樹脂，塑膠）板材切成適合產品大小的長方形或正方形，然後人工打磨平整後，放入已經編入程式的機器工作臺上面，進行製作，製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列印不同的是，3d列印的工作原理是一層一層的堆積，這就類似於和的區別，只是無論傳統工藝還是3d列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，這樣在後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定的路徑，鑽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。與此並行的過程是一種中小型的生產，考慮到成本和時間問題，會使用矽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，會有一些多餘邊角或毛刺需要人工打磨。矽膠模具分為兩部分，扣合在一起中間注入材料，凝固後取出。矽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，是為了模型凝固後方便取出，後期會打磨掉的，完成批次生產以後，下一步的工作就是後期處理。
（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於鑽頭，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。打磨完之後是噴砂，噴砂的主要作用是增加它的手感，這是基於人體工程學的角度出發的，比如磨砂質感的東西，就是透過噴砂來完成的。
（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。金屬製品的表面是噴粉，經過烤制後在表面形成顏色，所以又稱為烤漆。噴漆的流程為：第一步打磨好的配件；後用竹籤或其他樹狀木製品做支撐材料，製成需要用到的支撐架，將配件放置或貼上在支撐架上，然後噴上一層灰色底漆後放置晾乾；與此同時就開始除錯配件要噴塗的`表層漆，在除錯的過程中要不斷除錯漆的濃度，調出的漆濃度要適中；調好漆後用噴槍在固定工作區內對配件進行噴塗，噴完一遍後要自然晾乾，如此反覆三次，晾乾即可。普通產品噴漆晾乾之後就結束了，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，所以會用機器把裡面的粉塵和水分抽空，然後再進行噴漆處理，噴漆又分為亞光漆和亮漆兩種，有時候還會要求拋光。
二、3D列印工藝
3D列印在工業上稱之為快速成型，主要的技術型別有SLA光固化技術、SLS鐳射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，但是之後的工藝流程是一樣的，同樣需要打磨，需要噴砂，噴漆等。
三、3D列印與CNC工藝相比的優點
3D列印這項技術的開始只應用於工業方面，起因可能是由於一些精密零件的製造在傳統的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列印技術所做的包包，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列印來做的話，就不會有這些顧慮，只要考慮建模就可以了。3D列印技術也不是一開始就有這麼先進的，最早的技術是LOM技術。與現在的幾種3D列印技術相比，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裡，然後透過烘乾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，正是由於它的發展才有了後來的J-Corp技術（用石膏粉和膠水），實現了全綵列印。
四、3D列印工藝的缺點
3d列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，成型後其工作區域都是滿鋪的耗材，所以成型過程不需要支撐。FDM由於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印表機比較受個人和家庭的歡迎。FDM的耗材是絲狀的ABS塑膠，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，那麼整個產品就會廢掉，需要重新列印，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列印，3D列印可以彌補傳統工藝的缺憾，二者相輔相成。