观点之争：3D打印与注塑

微流控芯片

3D打印的最大亮点是高价值、小批量的生产，这与注塑成型相反。以下是这两种技术的优缺点，并就何时从一种技术转向另一种技术提供了有意义的建议。

3D打印第一次登上头条是因为一部科幻小说《星际迷航》，夸张的媒体报道将这项技术定位为“任何人都可以制造任何东西”的过程。毫无疑问的，当时的技术进程并不能做到多么高的精度。主流看法含糊其辞，对这项技术不屑一顾。
然而，今天的3D打印无疑是一项工业配套产业，具有可达到的生产级效率。与这些技术同时发展的，还有我们看待这项技术的观点。“3D打印”或最初的“快速成型”不再是大多数专业实验室中流行的短语；现在，“加法制造”或更简略地说，AM，是首选的术语，将这些逐层工艺直接放在制造领域。

大约十年前夸大的承诺现在是可实现的：生产、规模、质量、验证和数量都是正在发生的事实。
在某些情况下与工具箱中的任何工具一样，细微差别对于方案的适用性至关重要。毕竟，当你只有一把锤子时，一切看起来都像钉子。今天的工具箱要强大得多，给我们留下了选择和必要的资源来做出明智的决定：我什么时候需要锤子？我什么时候还需要别的东西？
更重要的是：我什么时候需要注塑成型，什么时候需要3D打印？

注塑成型

历经考验与证实，注塑成型(IM)已经纵横几十年。在19世纪末获得专利，随着二战要求低成本、大批量生产，IM在几十年后蓬勃发展起来。从那以后，便经久不衰。IM在现代制造环境中几乎无处不在，也许对注塑成型最好的描述是：一个你熟悉的魔鬼;它有它的缺陷和局限性，但你对它很熟悉，通常是可靠的。然而，IM会被新来者AM取代吗?

优点：

注塑成型的规模、速度、均匀性符合大批量生产的要求。能够可靠地处理大量的材料，注塑成型提供了可预测性和质量。此外，使用的工艺越多，生产的零件就越多，解决方案的成本效益就越高。虽然IM设置可能是一项巨大的前期投资，但随着其使用规模的扩大，其ROI也是巨大的。事实上，同行评议的研究表明，“注塑成型是大规模生产具有复杂形状的小型、精确聚合物部件的最佳方法。”

缺点

注塑成型是一个众所周知的制造过程，但自然也不是没有它的局限性。设计和制造IM的技术和费用是非常重要的，实际上生成一个新设计的增加时间也是非常重要的。

众所周知，IM的设计制造过程是漫长的，通常是非线性的。作为一种基于成型的技术，IM依赖于可拆卸模具，这扼杀了低零件数量和复杂内部几何形状的设计能力。此外，制作这些模具会使生产时间增加数周甚至数月。

雷点

总之，IM可以可靠地生产高质量的零部件，但这需要一段时间。当需要少量的最终使用产品时，注塑成型可能会增加时间和成型成本，从而抵消理想的ROI。随着新的解决方案进入市场并证明了他们的优势，也就预示了注塑成型将失去其在生产中的一些主导地位。

3D打印

3D打印是生产领域的新成员，它可以是一种令人兴奋的淘系的结合——新的形状，复杂的形式，高价值/小批量的生产，所有这些都是按照越来越严格的标准逐层建造的。自19世纪以来，随着现代专利追溯到20世纪80年代，3D打印从底层重新思考制造。更多的监督、标准和验证正在见证技术更多地进入生产领域，并最终开始实现早期被夸大的预期。

优点

随着聚合物、金属、废弃物甚至生物材料的能力，3D打印几乎探索了所有的材料领域。自然，在实验室探索和现实应用之间存在着巨大的鸿沟，而3D打印已经开始填补这一鸿沟。

3D打印的大规模生产正在进入商用化的重要阶段，助听器是早期广泛采用的最重要领域。消费者可以在零售商店购买3D打印的中底鞋，也可以通过智能手机应用定制适合他们脚的个性化鞋垫。假肢和矫形器等医疗产品也可以专门为佩戴者定制。与传统技术一起生产，3D打印补充了一个主要的过程，以创造下一代最终用途产品。

AM对生产的好处是多方面的。复杂的内部结构可以直接合并到一个成品件，因为整个产品是一次性生产的，减少了零件数量和连接的薄弱环节。更容易实现轻量化，例如通过晶格结构或简单地通过减少零件数量，这对于航天和汽车等对重量敏感的行业非常重要。更快的上市时间也是一个主要考虑因素，因为3D打印机可以本地化生产。更重要的是，3D打印还省去了对工具的需求，省去了许多制造过程中时间密集的阶段。不断有更多经过验证的材料进入市场，将熟悉的材料带到一个新的领域。

此外，随着3D打印的开始，与注塑成型之间的桥接生产也越来越凸显其价值。在COVID-19大流行的早期，当个人防护设备(PPE)和呼吸机的必要部件供应短缺，而现在需要它的需求很高时，3D打印加强了为医疗专业人员和患者提供所需的设备，而IM则加强了生产以满足更广泛的需求。有些仍在使用的技术或产品，因为3D打印可能增强了设备的效能。

缺点

AM仍然是一项新兴技术，尽管它最近不断发展和成熟。第一次采用该技术需要一个重要的学习曲线，因为精通DFM的产品设计师必须在DfAM中学习一套新的技能——增材制造设计。在不喜欢高风险的部门中，验证是关键的，新设备在培训和投资方面很昂贵，在了解完整的ROI之前，他们会犹豫是否采用。通常，公司内部会采用单一的可靠的生产方式，而使用am的部门倾向于在一个成熟的公司中像一个初创公司一样运行。

尽管阿科玛、巴斯夫、创创、汉高、萨比克等巨头纷纷涉足3d打印领域，但与传统制造业相比，AM的整体产品组合要小得多。

工艺标准虽然发挥了越来越大的作用，但也落后了。许多潜在的采用者甚至不能考虑3D打印，因为国防和其他政府授权的组织在讨论过程的范围内受到限制。在更多的标准得到认可和来自所有层面的更多支持之前——例如拜登总统的2022年AM前进计划将覆盖范围扩大到全国、地方和国际——采用率将继续低于理论上可能的水平。

雷点

在很多方面，AM仍然是一个未知数。更少的材料，更低的采用率，更少的培训，更慢的绝对每件速度结合在一起成为一个困难的采用公式。一些“大玩家”对AM投资保密，并将其作为“秘密武器”的竞争秘密，这也阻碍了许多AM供应商兜售其最大成功故事的能力。

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