100 萬個塑料零件采用3D打印生產，Merit3D 交付其最大的訂單

導讀：3D 打印在大規(guī)模生產方面可能并不比注塑成型便宜，但成本節(jié)約來自于增值創(chuàng)新。

2023年5月23日，南極熊獲悉，美國3D 打印服務商Merit3D 從客戶 Adhesives Technology 那里獲得了 100 萬份零件的訂單，這在以前甚至是不可想象的。因為對于百萬級數(shù)量的零件，都會選擇注塑成型的工藝來批量生產，采用3D打印來生產并不具備成本優(yōu)勢。

△Merit3D 每月向 Adhesives Technology 交付 40,000 個3D打印樹脂吊架（來源：Merit3D）

但局勢正在發(fā)生轉變，這一切都始于供應鏈中斷。

他們是如何獲得有史以來最大的 3D 打印訂單的，為什么 3D 打印比注塑成型更好？All3DP 與 Merit3D 首席執(zhí)行官 Spencer Loveless 進行了交談以找出答案。
Adhesives 是一家建筑和工業(yè)相關粘合劑產品制造商，他們使用定制設計的注模塑料組件將其兩種相關產品連接在一起。這些小吊架采用幾種不同的設計，可確?；旌蠂娮炫c相應的環(huán)氧樹脂筒保持在一起，并且在運輸或零售貨架上不會分開。

Adhesives 公司生產的數(shù)十種工業(yè)粘合劑需要運往全國各地，但沒有這個簡單的塑料部件，就無法發(fā)貨，運營幾乎停滯不前。

注塑成型是一種成熟的批量生產塑料件的工藝，在全球范圍內使用，但近幾年供應商經常會出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，比如受到疫情、地震、禁運等影響。如果將注塑成型業(yè)務轉回美國既費時又費錢。制作 Adheasives 一個版本的吊架需要一個多腔模具，重新制作可能要花費數(shù)十萬美元。模具越復雜，模具的成本就越高。

Loveless 說：“一位來自 Adhesives 工作人員看到了我們在社交媒體上發(fā)布的一篇帖子，并聯(lián)系我們看是否可以提供幫助，”

起初，我們的想法是將 3D 打印作為權宜之計或過渡期產品，直到客戶能夠繼續(xù)使用注塑成型來生產。

△Merit3D設計的產品吊架（來源：Merit3D）

為 3D 打印重新設計零件

當然，吊架可以是 3D 打印的。Merit 對吊架進行 3D 掃描，創(chuàng)建數(shù)字文件，然后開始生產。但在目前的設計中，吊架對于 3D 打印來說成本高得令人望而卻步，因為 3D 打印機一次運行無法容納足夠多的吊架。項目將需要更多的打印機，因此需要更多的材料和更多的時間。

“有一種看法認為，如果您對零件進行數(shù)字化設計，則只需將其從注塑成型轉換為 3D 打印即可，”Loveless 說。但這通常沒有經濟意義。正如原始零件設計用于注塑成型一樣，為 3D 打印重新設計它是唯一的出路。

Loveless 和工程師花了兩周時間來評估吊架的用途和特性并重新設計。通過幾次迭代，他們開發(fā)了一個更小、更輕、美觀且使用更少材料的零件。更關鍵的是，他們擁有 24 臺Photocentric Liquid Crystal Magna樹脂 3D 打印機，一次打印可生產400 個吊架。每次打印只需不到 4 小時。因此成本大幅下降，Adhesives 找到了臨時解決方案。

△Photocentric 樹脂 3D 打印機一次打印可容納 400 個零件（來源：Merit3D）

在收到 Adhesives 幾個月后的訂單后，Merit3D 向他們展示了另一個設計迭代。他們將這個稱為通用吊架，因為它適用于兩種以前具有不同吊架的產品。這將消除 Adhesive必須注塑、運輸、存儲和應用的另一個吊架，以及配套的注塑模具。

“在我們推出通用吊架后，突然之間，Adhesive 隨后擴展了他們與 Merit3D 的訂單?！盠oveless 說。

盡管 3D 打印的吊架比注塑成型的更貴，但 Adhesives 的賣點在于不斷創(chuàng)新和改進的附加值。

“在 500,000 件的情況下，我們計劃再次改進它，”Loveless 說。這一次，Merit3D 計劃利用另一個 3D 打印屬性，能夠將多個部件合并為一個 3D 打印部件?！澳壳埃麄冇幸粋€混合噴嘴、一個吊架和一個蓋子作為三個單獨的注塑成型部件，但我們的計劃是看看我們是否可以將所有這些部件組合成一個部件?！?br />
這項創(chuàng)新將為 Adhesives 公司節(jié)省更多的 SKU。

100萬只是個開始？

如今，Merit3D 每周向 Adhesives Technology 交付 40,000 個零件，這些零件是在他們的 10 臺 Photocentric 打印機上生產的。即使是現(xiàn)在，Merit3D 仍在與 Photocentric 及其原材料供應商合作，為新型 3D 打印樹脂尋找性能和成本的最佳組合，這將使他們能夠進行更多創(chuàng)新，甚至更薄的吊架具有與當前相同或更好的機械性能。

盡管 3D 打印徹底改變了原型制作領域，但要與注塑成型競爭大規(guī)模生產，這是一場材料之戰(zhàn)。“我們正在與 ABS、聚丙烯、尼龍和聚碳酸酯等傳統(tǒng)商品化塑料競爭，”Loveless 說。

用于 3D 打印的光敏樹脂稱為還原聚合，通常是專有的。新的工程級 3D 打印樹脂定期投放市場，但目前并沒有太多選擇。

“在 Photocentric，我們的目標是促進工業(yè)化、可擴展且價格合理的增材制造解決方案，”該公司的銷售總監(jiān) Sally Tipping 說?！霸霾闹圃旌妥⑺艹尚椭g在成本上仍然存在差異，但我們的目標是降低材料成本?！?Photocentric 是一個開放的材料平臺，這意味著用戶可以與材料制造商合作開發(fā)定制樹脂。

△英國 Photocentric 的 3D 打印機農場（來源：Photocentric）

增材制造的轉折點

從長遠來看，Adhesives Technology 能否從 Merit3D 獲取這些部件創(chuàng)新并回歸注塑成型？可能吧。但是，經濟和立法方面的力量積極鼓勵美國公司投資新技術，使制造業(yè)回流并回歸“美國制造”。

Merit3D 利用州級回流補助金購買設備和機器人，從而降低了 Adhesives Technology 項目的成本。

“我們非常積極地與美國和猶他州一起走在最前線，以尋找讓制造業(yè)回流的新方法，”Loveless 說?！斑@是一個很好的例子。這可能是 3D 打印歷史上最大的零件訂單?！?br />
毫無疑問，Adhesives Technology 與 Merit3D 的項目是增材制造發(fā)展與注塑成型競爭的重要一步。

“未來不可預知，”Loveless 指出?！案鶕?jù)他們的模具和其他一切發(fā)生的情況，我們的目標是為他們可以說的產品增加足夠的價值，好吧，我們不會回到我們的注塑模具?！?br />