導讀
       注塑工藝作為主流制造方式為生活和制造業(yè)各環(huán)節(jié)提供了成千上萬的塑料制品，從發(fā)明至今近150年來關于注塑成型有一件事從未改變：對模具的需求。雖然CNC和3D打印技術的介入使模具的制造過程日漸快捷，但復雜的模具制造過程和工藝挑戰(zhàn)始終伴隨左右。
       增材制造作為新興技術已被廣泛應用于原型制造，隨著技術發(fā)展和材料進步，增材制造被越來越多地應用于批量化直接生產。那么什么是增材制造的數(shù)字化生產？是一字排開N多臺的3D打印機工廠，還是設計管理軟件的大規(guī)模互聯(lián)？如果把增材數(shù)字化工廠跟傳統(tǒng)注塑成型工廠對比，各自優(yōu)勢在哪里？
技術、材料、成本以及管理的取舍決定了注塑企業(yè)的核心競爭力。

試著回答這個問題，先看看兩者是如何運作的：
Part1：注塑工藝是怎么運作的？
一、注塑成型
       注塑成型（Injection Molding）是將已加熱融化的材料噴射注入到模具內，經由冷卻和固化后，得到成形塑料制品的方法。適用于量產形狀復雜的產品。
二、制造模具
       注塑模具的設計過程十分嚴謹耗時，從產品評估、模流分析、排位到設計修改，短則一周，長則月余。模具加工工藝歷經粗加工、精加工以及拋光等多道工藝，耗時較長啟動成本攀升。
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三、注塑成型
       注塑過程包含開關安全門、鎖模、注射保壓、冷卻、開模、取出等主要步驟，重復執(zhí)行作業(yè)流程以連續(xù)生產。這個過程是材料、設備、模具和參數(shù)設置的綜合管理，需要豐富的經驗和與之配套的后處理工藝。
四、常見問題
       上機注塑的過程中，工程師們時常面臨來自工藝的挑戰(zhàn)：       外觀問題：凹痕、銀紋、氣泡、龜裂、分割線段差等。
       工藝問題：充填不滿、分型面飛邊過大、粘模、不正常推出
       性能問題：以及翹曲、應力、密度不均勻等。 

工藝參數(shù)較易調整，有些性能問題的成因可能來自多個方面：材料、設備、模具。
快速找到癥結往往需要*專家的診斷。如果模具本身需要調整，時間和經濟成本讓人頭疼，小批量訂單面臨更高風險。

Part2：增材制造數(shù)字工廠是如何運行的？
一、數(shù)字化設計
       直接使用CAD/CAM 軟件設計終成品件而非模具，3D打印可滿足設計時對功能或結構要求，如有機或復雜的內部型腔、減少的部件數(shù)量以及使用更高強度的增材制造輕質材料，適用于幾乎所有結構。
二、原型或生產式打印
       3D 打印已經成為普遍的生產原型和短期生產用部件的方法，源于它節(jié)省了模具的制造時間和成本。讀取CAD/CAM數(shù)據(jù)后即可以24/7不間斷工作。無需專人值守，無模具損壞風險。多件塑料制品從成型平臺上拔地而起，速度以每分鐘毫米計算。
三、成品管理
       軟件設計旨在實現(xiàn)工廠本地操作和智能支持，并通過網(wǎng)絡和云連接進行遠程操作，促進智能制造的高效數(shù)據(jù)交換。機械臂將部件從樹脂桶中快速拉出完成洗滌、干燥和固化操作。數(shù)字檢測也可以集成到打印平臺中，通過傳感器和三維掃描件實踐工業(yè)4.0策略。結合打印管理軟件，數(shù)字化工廠可使用行業(yè)標準協(xié)議（如 MTConnect 和OPC 統(tǒng)一架構(OPC UA)）進行實時通信。可規(guī)模擴展并可在自動化生產線中運行。處理*或短期批次、允許不同生產部件的快速切換。使制造商能夠快速迭代設計并立即生產終用途零件。

數(shù)字化、模擬制造和檢測生產出的塑料或金屬件，將生產工藝從對模具加工的需求中解放出來，為企業(yè)生產提供兼具靈活性和產能的制造模式。
四、常見問題
      增材制造數(shù)字化工廠較為適合小批量訂單的生產或復雜結構件定制，有其適用區(qū)間需基于每個企業(yè)的特點定量評估。另外全新的數(shù)字化生產方式需要企業(yè)采納與之匹配的端到端管理技能。
Part3：基于成本和效率的選擇
       沒有一種解決方案是完美的，工藝的選擇離不開經濟效益的考量。當需要數(shù)十萬產量時，模具+注塑仍然是優(yōu)先選擇。價值數(shù)萬元的模具除以幾十萬，模具成本降至單件幾毛錢、注塑材料的價格優(yōu)勢將隨著制造量的提升而漸具優(yōu)勢。另一方面，當訂單數(shù)量為2,000 以內的小批量制造，增材制造數(shù)字化工廠將擁有顯著優(yōu)勢。在這種情況下，每個注塑成型的部件成本可能是增材制造數(shù)字化生產的 10 到100 倍。
       除了傳統(tǒng)注塑成型部件的實際生產成本外，還有其他財務因素需要考慮，例如勞動力成本和供應鏈管理：額外人工、材料和 CNC 加工、測試費用等。3D打印數(shù)字化生產降低了邊際成本，如果產品的外觀和功能都未如預期，可隨時在 CAD內修改并立即制造——不需要設計新模具。
Part4：材料才是關鍵
增材制造數(shù)字化工廠的功能日趨完善，但能否管用還得看材料性能。
重要的放在后，看看有哪些數(shù)字化工廠的打印材料值得劃重點吧：
Figure 4™ PRO-BLK 10
       一種生產級增材制造材料，具有性的熱塑塑料類機械特性和環(huán)境穩(wěn)定性，可用于塑料部件的直接生產。該材料可實現(xiàn)高達 60 毫米/小時的快速打印
速度，并簡化了包括單一固化周期和單一溶劑清洗的后處理過程，可實現(xiàn)的吞吐量。
它是一種高精度的樹脂制造部件，表面光潔度好，側壁質量優(yōu)異，具有的機械性能。
• 環(huán)境穩(wěn)定性意味著部件在機械性能、顏色、不透明度和尺寸方面可*保持一致
• 打印速度高達 60 毫米/小時，層厚 50 µm
• 無二次熱固化后處理，使之成為一種簡單有效的無模具生產方法

Figure 4™ HI TEMP 300-AMB
       一種適用于需高耐熱性應用的耐超高溫塑料。無論是高壓還是低壓環(huán)境，其 HDT 都在 300 攝氏度以上（0.455和 1.82MPa 下測得的 HDT 數(shù)值）。這種材料非常適合用于高溫元件的測試，包括暖通空調、家用電器、電機外殼、吹風機等。
• HDT 超過 300?C
• 無二次熱固化后處理

Figure 4™ MED-WHT 10 和 Figure 4™ MED AMB 10
      分別為剛性和半透明琥珀色生物相容性材料。這兩種材料都*用于需要滅菌的一般醫(yī)療應用，并且都能承受高溫，這使它們成為許多高溫工業(yè)應用的良好候選材料。Figure 4™ MED-AMB 10 的半透明性也使其成為需要流體流動可視化應用的良好選擇。
• 滿足 ISO 10993-1 生物相容性標準
• 耐受 100?C 以上的高溫
• 可使用高壓滅菌器滅菌xcx

Figure 4™ EGGSHELL-AMB 10
       一種工藝優(yōu)化材料，用于生產鑄造各種硬度的硅膠部件所用的損耗模型。它專門設計為可承受高溫高壓下的液體硅膠注射；模具填充和冷卻后，其經過專門設計的脆性使其易于從硅膠中剝離。它的琥珀色使得操作人員可看到硅膠的注塑過程，它也具有很高的 HDT、高抗拉模量和較低的斷裂伸長率，這些都是可注塑模具的性能。
• 專為承受高溫高壓下的硅膠注塑而設計；
• 模型固定后易于剝離
• 良好的表面光潔度，移除模具后無殘留

Figure 4™ JCAST-GRN 10
       一種高對比度的綠色材料，在直接鑄造應用中可輕松燃燒而無有害殘留。該材料是專為珠寶鑄造專業(yè)人員設計的，有助于快速生產精確、可復制的和細節(jié)精細的母模用于鑄造。
• 適用于各種貴金屬
• 模型穩(wěn)定度高，可運輸
• 在無模具的情況下直接用于鑄造

增材制造數(shù)字化工廠的相關知識就先介紹到這里了。可以看出，隨著材料、設備的發(fā)展日趨成熟。增材制造業(yè)適應小批量生產與復雜結構零部件制造，為各行業(yè)的無模制造和批量生產帶來了新的速度、準確性、強度和耐久性，而之前只能耗費更多時間通過傳統(tǒng)注塑等手段獲得。3D打印技術匹配屬性杰出的工業(yè)級材料，即使小工廠也能獲得大助益！