在过去,想要做出一个复杂零件,往往要经历开模、试模、改模的漫长过程,周期动辄几周甚至几个月。而如今,越来越多的研发团队只需要导入一个三维模型文件,点击打印,等待数小时,就能拿到功能性样件甚至直接可用的终端零部件。这背后所依托的核心技术,就是近年来频频出现在各类科技报道中的——3D打印。
很多人对3D打印的第一印象,还停留在“能打印小玩具的小设备”。但对于制造业、医疗、汽车、航空等行业来说,3D打印已经从“新奇玩具”变成了提升效率和竞争力的关键生产工具。尤其是以FDM工艺为代表的高性能塑料3D打印,正在重塑工业生产方式。
一、什么是3D打印?从“逐层叠加”说起
通俗来讲,3D打印就是一种“逐层制造”的加工方式。传统减材制造(如车、铣、磨)是把多余材料去掉;而3D打印是从无到有,一层一层把材料堆积起来,通过叠加形成三维实体。
对用户而言,3D打印的一般流程可以概括为:
在三维软件中建立或获取一个3D模型;
使用切片软件对模型进行切片,生成打印路径;
将路径发送至3D打印机;
打印机按照路径逐层沉积材料,最终得到实体零件。
在众多3D打印路径中,FDM(熔融堆积成型)是一种应用极为广泛、特别适合高性能工程塑料成型的工艺。以远铸智能 INTAMSYS 的工业级3D打印方案为例,其核心就是基于FDM工艺,对高性能塑料进行高精度、高稳定性的成型。
二、FDM 3D打印:用“熔融塑料”构筑功能部件
FDM本质上是:将塑料丝材加热熔融,通过喷嘴挤出,在工作平台上按照设定路径一层一层堆叠成型。整个过程看似简单,却对材料配方、挤出控制、温度管理、运动系统等要求极高,尤其是在高性能材料打印场景下。
对于工业用户而言,FDM 3D打印的价值主要体现在三点:
真实材料特性:可以使用与实际应用接近甚至相同的工程、高性能塑料,做出接近终端零件性能的部件;
结构高度自由:复杂内部结构、拓扑优化结构、轻量化结构都可以通过“一次打印成型”实现;
交付周期短:无需开模,修改设计后即可再次打印,大幅缩短研发与试制周期。
三、高性能塑料:让3D打印走进严苛工况
要理解“3D打印能做到什么”,必须先看它能打印“什么材料”。在工业级应用中,高性能塑料材料是关键,它们决定了零件能否在高温、强负载、化学腐蚀等复杂工况下稳定工作。
以远铸智能的材料体系为例,其FDM工业级3D打印机主要面向以下几大类材料:
高性能材料
例如 PEEK、PEEK-CF、PEEK-GF、PEKK、PEI 1010、PEI 9085、PPSU、PPS、PPS-GF 等,这类材料具有优异的耐高温、耐化学、耐疲劳性能,被广泛用作金属零件的轻量化替代方案。
在航空、轨道交通、汽车发动机舱等高温环境中,采用PEEK或PEI 9085打印的零件,可以实现减重、降低成本,同时满足耐热和强度要求。
工程材料
包括 PC类、PA6/PA12(尼龙)、PPA系列、ABS系列 等。这些材料适用于功能原型、夹具治具、小批量功能件等场景。
例如某设备厂商使用PA12打印生产线上的定制夹具,相比传统铝件,不仅重量更轻,设计自由度更高,迭代也更快。
柔性材料
代表材料如 TPU95A,具备一定弹性,适合制作缓冲件、密封件、防护套等。通过合理的结构设计和填充设置,柔性材料在FDM打印中也能实现稳定重复生产。
基础材料与支撑材料
PLA 常用于快速外观样件,而 HIPS、PVA 以及 SP5000/SP5010/SP5040/SP5080/SP3050/SP3030 等支撑材料,则用于复杂结构的支撑与后处理。
可溶性支撑的加入,让复杂空腔、悬垂结构的打印变得更可靠、更易拆除。
需要特别说明的是,远铸智能的工业级3D打印机专注于塑料材料成型,不进行金属打印,也不以透明材料为主,这与其深耕高性能工程塑料应用场景的定位密切相关。
四、工业级FDM 3D打印:从“试制”走向“小批量生产”
很多企业起初接触3D打印,是为了做产品原型验证。但随着技术成熟与设备性能提升,工业级、大尺寸、高性能、超高速的FDM 3D打印设备,正在逐步走向功能部件与小批量生产。
以某汽车零部件供应商为例,其在新车型开发阶段面临这些挑战:
新结构方案频繁变更,开模成本高、周期长;
测试工况苛刻,需要高温、高强度材料;
项目周期压力大,验证时间不允许反复排期加工。
引入远铸智能的高性能FDM 3D打印解决方案后,该企业采用 PEEK-CF、PEI 9085 等材料 打印发动机舱附近支架和管路固定件,用于道路及台架试验。实践表明:
从设计更改到拿到功能件的周期,从数周缩短到几天甚至1天之内;
3D打印件在高温振动工况下稳定性良好,为正式开模方案提供了准确依据;
部分非关键受力部位,直接采用3D打印零件作为小批量交付件,减少了模具投入。
这类案例说明:当设备具备足够的成型尺寸、打印速度与材料适配能力时,3D打印可以真正融入生产链而非停留在实验室。
五、为什么越来越多企业选择FDM 3D打印?
在了解了“什么是3D打印”以及材料、工艺特点后,再来看企业为什么会主动布局这项技术,会更容易理解。
缩短研发与试制周期
不再依赖外协加工,只要有三维模型,内部即可快速完成样件到功能样件的迭代。在激烈竞争的市场环境中,开发节奏往往直接决定产品成败。
降低整体成本
尤其是在高性能材料和复杂结构方面,3D打印可以避免高额模具费用,对于年用量不大的功能件、小批量个性化零件尤为划算。
提升设计自由度
工程师可以直面功能需求进行结构创新,而不必过度受限于传统加工方式所能实现的形状。“为制造而妥协设计”的情况大幅减少。
加速试错,降低风险
3D打印的快速迭代特性,使企业更敢于尝试新方案。即便失败,时间和成本损失也可接受,由此形成更活跃的创新环境。
对于专注高性能FDM设备的远铸智能来说,其价值不在于提供一台机器,而在于搭建“材料 + 工艺 + 应用”的完整解决方案,帮助企业真正把3D打印融入研发和制造体系中去。
六、3D打印适合哪些场景?企业如何判断是否值得引入?
从实际落地角度看,以下几类需求非常适合考虑引入工业级FDM 3D打印:
需要频繁做功能验证原型,且对材料性能有一定要求;
有大量定制夹具、治具、检测工装需求,希望更灵活地服务生产线;
产品零件存在多品种、小批量或周期性需求,希望减少库存和模具投入;
面临轻量化、集成化设计趋势,传统加工方式难以实现复杂结构。
如果你的团队经常遇到“设计改了但来不及加工”、“小批量零件单价居高不下”、“工装夹具更新慢”等问题,那么认真理解什么是3D打印,并评估一套成熟的工业级FDM 方案,很可能会成为提升整体效率的一次关键投入。
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