目前，新冠疫情危机正在对各行各业产生着巨大影响，而3D打印（增材制造）技术却表现的独善其身。传统制造企业严重依赖全球供应链，生产过程需要大量制造装备，而3D打印技术则可以减少许多工艺环节，甚至一步到位，大大降低了对不同专业人员和设备的依赖，并减轻了物流负担，3D打印技术正在让“全球生产”变成“本地生产”。德国联邦信息与通信和新媒体行业协会公布的一项研究显示，近八成受访企业认为3D打印技术会对商业模式和产业价值链产生深远影响，特别是金属3D打印技术。对制造业几乎是零基础的国家来说，3D打印对技术积累要求不高，不需要传统模具，是实现弯道超车、满足自用急需的优选。疫情则是对3D打印技术的一次检验和考核，让企业看到了它的巨大潜力和制造优势。
传统制造与3D打印制造供应链对比
在此背景下，众多企业已经开始将3D打印技术纳入生产流程。在国内，不仅有商发、航天三院这些航空航天领域的领导者，还有上汽、大众、格力等一些消费领域的品牌。因此，业内的知名3D打印设备制造商也获得了难得的发展机会。以汉邦科技为例，其多年来一直致力于与国内知名企业合作，共同将3D打印用于传统产品的制造过程中，通过增材思维及技术的植入，真正实现了降本、增效、提质的重要价值。得益于多年深耕积累和匠心发展思路，该公司于2021年12月获得未来工场30台HBD-350T金属3D打印中型装备订单；并同一时期完成近4亿元首轮融资，创下了本领域首次融资额的最高纪录。
成绩斐然，接下来我们将介绍汉邦科技在帮助传统制造企业降本、增效方面的实际应用。
“贵”，但值得——为知名家电品牌开发3D打印模具
企业从传统机加工转向3D打印制造有哪些考虑呢？最深切的改变就在于新技术对制造周期的缩短，以及制造成本的降低。以国内某知名家电品牌为例，3D打印随形水路定模镶件的应用使其真正体会到了3D打印的价值所在。
该品牌滚筒洗衣机内筒零件在注射成型过程中，冷却所占比例约为成型周期的60%，缩短冷却周期同时提高产品质量是企业关注的焦点。金属3D打印带随形冷却功能的模具或者模具镶件，很好的解决了客户关注的痛点问题，减少了企业对注塑机设备、场地和人员的投资，进而大幅降低了制造成本，提高了企业的利润。
传统模具加工受到现有加工技术限制，往往所采用的冷却方式为横平竖直管道，无法在模具内部实现随型冷却水路，这样极大影响了模具表面的温度分布和冷却效率，最终影响产品生产周期及产品质量。激光金属3D打印技术采用粉末逐层熔化技术，理论上可以实现任何所需要的几何形状，赋予了设计的自由性，从而让设计者不再受传统加工技术的限制，真正实现产品的内部随形水路设计。
滚筒洗衣机内筒注塑模具
汉邦科技为该品牌打造的滚筒洗衣机内筒注塑模具，样件尺寸为195.84*195.84*106.27mm，采用模具钢在HBD-350设备上完成3D打印，该设备有效成型尺寸达325*325*400mm，采用上送粉结构，双向变速铺粉模式及双激光配置，再与大层厚打印工艺结合，在保证高品质打印质量的前提下，实现对打印效率的极致追求。通过实际的注塑对比发现，采用了具有随形水路3D打印零件的内筒模具比传统机加工模具在单件生产中效率提升了29.5%，产品的日生产量提高了40.7%，生产效率的提升非常明显。
单从模具的生产制造成本来说，3D打印的成本要高于传统加工成本，但是从整体产出效益来对比，使用3D打印随形水路的方案所带来的综合效益远远高于传统方式，从以下产出数据对比可见：
然而，通过综合对比可知，3D打印产品对传统制造企业生产效率和成本优化的提升是显而易见的，在该案例中，企业每年需要11.8万件的注塑产品，采用新技术可每年为企业节省约20万元，这也是国内高端制造企业开始采用3D打印纳入生产体系的原因。与此同时，对于3D打印企业同样有利可图，洗衣机产品每年的销量多达几十万台甚至上百万台，对模具的需求量可想而知，3D打印企业相比以前更能深入到传统制造业中。
一体化设计和极限特征制造——提升产品效能，提升综合效益
3D打印的带来的另一项转变是零件的一体化设计和制造。目前较为知名的是GE的一体化燃油喷嘴，将20个零件变成了一个精密整体，Catalyst 涡轮螺旋桨发动机的855个零件经过结构优化减少为12个部件。多部件集成为一个单独的部件进行制造，不仅仅可以减少零件数量，同时减少了装配、焊接等工序，从而降低了对人员的依赖，以及每道工序存在的风险或隐患，一体化成型已被论证将产生近60余项的重大影响，涉及整个产品制造链条。
在汉邦科技的客户案例中，曾为某氢能源系统组件进行了一体化设计与制造。该零件传统上由二十多个零件组合而成，结构复杂，且采用铸造工艺分别制造，制造时间长，工序复杂。采用3D打印一体式设计与打印，整个制造周期仅37小时，不仅大幅度降低了产品交付时间，还增加了产品的安全性。
汉邦科技一体化制造的氢能源复杂结构部件
汉邦科技一体化制造的氢能源复杂结构部件
同时，相比于传统产品制造，一体化成型技术还涉及到产品制造流程的简化，如减少了以往QA和QC过程中的处理环节，消除了传统库存，并对产品供应链进行了优化，这也是新技术对传统制造改变的方式之一。
3D打印对传统制造的改变还体现在极限结构特征的制造上，例如通过对液压歧管重新设计，减少90°角改善了流体损失，消除了堵头并减少了泄漏点，零件的整体质量还因结构优化减少了81%。
汉邦科技3D打印的液压歧管
鞋模是3D打印极限结构特征制造的另一应用。以激光粉末床熔化（LPBF）工艺为代表的金属3D打印技术能够实现0.03mm的制造极限，这对于鞋模制造大有用处。传统鞋模加工制程十分复杂，严重依赖于手工技能，鞋底纹路处理主要方式为蚀纹处理，需要使用大量的化学用品进行表面处理（酸洗），对操作人员身体健康和环境破坏巨大。而3D打印则可以一次性实现底部纹路制造，更无需进行铸造和后期咬花处理，效率大大提高，节约了人员成本，并大幅缩短了产品交付周期。
金属3D打印鞋模
在工业领域，非标零件、精铸件、模具等应用得到快速推广，采用3D打印技术可以缩短生产周期，提升生产效率。在后疫情时代，制造业对供应链的稳定可靠将更加关注，人们对3D打印技术的关注将变得更多，对技术的理解将比以前更深刻，对技术的接收使用度也会更高。
汉邦科技在行业内深耕多年，具备极高的技术敏感性和实干精神，未来更会以“金属3D打印工匠”大工匠精神，与上、下游合作伙伴形成背靠背式的互信合作，推动金属3D打印在传统制造业中的深入应用和新行业解决方案的开发。
注：本文内容来自3D打印技术参考。
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