从制造与工程的角度来看,尽管DMLS是一项能够制造复杂高价值部件的变革性技术,但它通常并非传统意义上大规模量产的首选。与注塑、压铸或冲压等大批量生产工艺相比,其经济性与生产效率明显不足。然而,DMLS在大规模定制以及高复杂度、低至中等批量零件制造方面表现卓越,正在重塑现代制造业的格局。在大批量生产体系中,DMLS更多扮演的是补充而非核心角色。
产能与成形时间: DMLS采用逐层堆积的方式成形。构建一个满平台的零件可能需要数十小时,而设备成本高昂。“每小时零件数”难以与注塑或压铸这类“每分钟零件数”的工艺相竞争。
单件成本经济性: 昂贵的金属粉末、高额设备折旧、较高能耗以及复杂的后处理流程,使DMLS零件的单件成本较高。这对于那些可通过冲压等低成本工艺生产的简单零件而言,几乎没有经济可行性。
后处理瓶颈: DMLS零件需经历耗时且人工密集的后处理,包括热处理、支撑去除及CNC精加工等。若扩展至数万件相同零件,后处理将成为巨大的成本与物流瓶颈。
一致性与认证: 虽然单个DMLS零件可满足航空航天等高标准要求,但要在百万级零件中保持一致性,需要极高的过程控制,难度远超模具化批量工艺。
尽管存在上述挑战,DMLS仍在现代制造体系中占据重要地位,并创造出一种新的“量产”范式。
低批量、高价值生产: 在航空航天、医疗及高性能汽车行业中,生产量通常在数百至数千件之间,且零件复杂度高。此类应用中,DMLS是极具竞争力的选择,也被称为小批量制造。
大规模定制: 这是DMLS最突出的应用方向。制造个性化医疗植入物、定制手术导板或个性化消费产品等领域,DMLS可在无需更换模具的情况下,实现单件定制的经济生产。
复杂即优势: DMLS擅长制造带有内部通道(顺应式冷却)、轻量化格栅结构及一体化组件的零件。如果零件性能依赖这种复杂几何结构,DMLS往往是唯一可行的生产方案。
桥接生产与快速模具: DMLS非常适合在注塑或快速模具的硬模具尚未完成时,用于功能原型或中间批次生产。它还能制造具有顺应冷却通道的模具嵌件,显著提升传统批量生产的周期效率与产品质量。
未来的大规模金属增材制造,不一定完全依赖DMLS技术。
混合制造: 一种更具可行性的方式是将DMLS与传统工艺结合。例如,先通过铸造或锻造制造主体,再用DMLS添加复杂结构,从而兼顾成本效益与设计自由度。
高通量增材制造技术: 对于更大批量的金属零件生产,诸如粘结喷射(Binder Jetting)等新技术正在兴起。这类工艺打印速度更快、单件成本更低,但通常需要烧结或渗透步骤,且材料性能尚未完全达到DMLS水准。
应用场景 | 适用性 | 理由 |
|---|---|---|
1,000,000+ 简单支架 | 低 | 冲压或铸造更具成本效益且速度更快。 |
50,000 具有内部通道的复杂燃油喷嘴 | 高 | 零件整合与性能优势足以抵消成本,批量规模可控。 |
10,000 个患者定制钛植入物 | 非常高 | 大规模定制的典范,每个变体均无需独立模具。 |
500 个需极致轻量化的卫星组件 | 高 | 低产量与高性能需求完美契合DMLS的技术优势。 |