Vilka produkter är inte lämpliga för 3D-utskrift: Begränsningar och alternativ

3D-printing har revolutionerat vårt sätt att tillverka föremål, från prototyper till slutanvändarprodukter. Tekniken har öppnat dörrar för individanpassad tillverkning, snabb produktutveckling och skräddarsydda lösningar. Men trots de många fördelarna med 3D-printing finns det fortfarande produkter och applikationer där tekniken inte är den optimala lösningen. I det här blogginlägget tittar vi närmare på vilka produkter som inte lämpar sig för 3D-printing och när man bör överväga alternativa tillverkningsmetoder.

Produkter som kräver hög strukturell integritet

Lastbärande komponenter

Komponenter som måste motstå betydande mekanisk belastning över tid är ofta olämpliga för 3D-utskrift:

‍

• Säkerhetskritiska fordonsdelar: Bromsdelar, styrkomponenter och andra kritiska fordonsdelar bör inte 3D-printas för faktisk användning eftersom de kan ha problem med vidhäftning av skikt som äventyrar hållfastheten
• Strukturella byggnadskomponenter: bärande element i byggnadskonstruktioner kräver tillförlitlighet och styrka som 3D-utskrivna delar sällan kan garantera
• Lyftutrustning: krokar, fästen och annan tung lyftutrustning är för riskabla att 3D-printa på grund av potentiella materialsvagheter

‍

3D-utskrivna objekt har ofta anisotropiska egenskaper (olika hållfasthetsegenskaper i olika riktningar) på grund av konstruktionen lager för lager, vilket gör dem mindre tillförlitliga under komplexa belastningar.

Produkter som utsätts för extrema miljöer

Höga temperaturer

Även högpresterande filament för 3D-utskrifter har temperaturbegränsningar:

‍

• Motordelar: Komponenter nära förbränningsmotorer eller avgassystem där temperaturen kan överstiga 200-300°C
• Delar: Element som ska användas i bakugnar eller industriugnar
• Värmesköldar: Komponenter för att skydda mot direkta värmekällor

‍

De flesta 3D-printingmaterial som PLA, PETG och till och med ABS förlorar sin strukturella integritet vid relativt låga temperaturer jämfört med metaller och keramer.

Kemisk exponering

Produkter som utsätts för aggressiva kemikalier är ofta olämpliga för 3D-utskrifter:

‍

• Kemikalietankar och rörledningar: Förvaring och transport av starka syror, baser eller lösningsmedel
• Laboratorieutrustning: Utrustning som regelbundet utsätts för reaktiva ämnen
• Bränslekomponenter: Delar som kommer i kontakt med bensin eller diesel under längre tidsperioder

‍

Även om vissa specialiserade filament har god kemisk beständighet är de sällan i nivå med gjuten eller maskinbearbetad PTFE, PFA eller specialmetaller.

Produkter som kräver precision på mikronivå

Precisionskomponenter

3D-utskrifter har fortfarande begränsningar när det gäller upplösning och precision:

‍

• Urverkets delar: De mikroskopiska kugghjulen och fjädrarna i ett precisionsurverk
• Optiska komponenter: Linser och precisionsoptik kräver en ytfinish som 3D-utskrift inte kan leverera
• Mikroelektronik: Tryckta kretsar och elektroniska komponenter kräver mycket högre precision än vad de flesta 3D-skrivare kan uppnå

‍

Även med de mest avancerade SLA/DLP-skrivarna finns det precisionsbegränsningar som gör tekniken olämplig för vissa applikationer där toleranserna mäts i mikrometer.

Produkter med specifik materialkvalitet

Kontakt med livsmedel och medicinsk användning

Reglerade områden har särskilda krav:

‍

• Permanenta implantat: Medicinska implantat måste uppfylla strikta certifierings- och materialkrav
• Långvarig kontakt med livsmedel: Även om vissa filament är märkta som livsmedelssäkra är den porösa strukturen hos 3D-utskrivna delar problematisk för långvarig användning
• Medicindispensrar: Exakt dosering av mediciner kräver material och toleranser som är svåra att uppnå med 3D-printing

‍

Bristande enhetlighet i materialegenskaper och utmaningar med steriliserbarhet begränsar användbarheten inom dessa områden.

Högvolymprodukter där priset är avgörande

Massproducerade konsumentvaror

3D-utskrifter är ofta inte ekonomiskt lönsamma för stora volymer:

‍

• Plastbestick: Plast för engångsbruk blir mycket billigare genom formsprutning
• Standardkomponenter: Vanliga skruvar, muttrar och fästen
• Förpackning: Standard plastbehållare och flaskor

‍

När produktionsvolymerna är höga blir traditionella tillverkningsmetoder som formsprutning betydligt mer kostnadseffektiva per enhet.

Produkter som kräver specifika materialegenskaper

Elektriska komponenter

Elektriska egenskaper är svåra att uppnå med vanlig 3D-printing:

‍

• Högspänningsisolatorer: Kräver garanterade dielektriska egenskaper
• Effektiva kylflänsar: Kylflänsar av metall med hög värmeledningsförmåga
• Strömförande komponenter: Ledare med låg resistans och hög strömförande kapacitet

‍

Även om det finns ledande och isolerande filament kan de sällan mäta sig med egenskaperna hos specialiserade material som tillverkas med traditionella metoder.

Elastiska produkter

Extrem elasticitet är en utmaning:

‍

• Gummitätningar: O-ringar och tätningar som kräver exakt kompression och elastisk återfjädring
• Elastiska band: Produkter som måste töjas upprepade gånger
• Högpresterande däck: Komplexa gummiblandningar med olika egenskaper

‍

Även med flexibla filament som TPU finns det gränser för hur elastiska och hållbara 3D-utskrivna delar kan bli.

Hur bedömer du om din produkt är lämplig för 3D-printing?

Tänk på följande kriterier när du utvärderar om 3D-printing är rätt lösning:

‍

1. Volym: Handlar det om en enda prototyp eller tusentals enheter?
2. Komplexitet: Har produkten komplexa interna strukturer som skulle vara svåra att producera med traditionella metoder?
3. Anpassningsbehov: Ska varje enhet vara unik eller lätt att modifiera?
4. Funktionella krav: Vilka mekaniska, termiska och kemiska egenskaper krävs?
5. Ekonomiska överväganden: Vad är budgeten och tidsramen?

Slutsats

Även om 3D-printing har revolutionerat många aspekter av produktutveckling och tillverkning är det viktigt att förstå teknikens begränsningar. För många tillämpningar är traditionella tillverkningsmetoder fortfarande överlägsna när det gäller styrka, precision, materialegenskaper eller kostnad.

‍

Den goda nyheten är att 3D-printing fortsätter att utvecklas i snabb takt. Materialen blir starkare, skrivarna mer exakta och nya hybridtekniker kombinerar fördelarna med olika tillverkningsmetoder. Det som inte lämpar sig för 3D-printing idag kan mycket väl vara möjligt i framtiden.

‍

På Lab3D hjälper vi våra kunder att bedöma om deras produkter lämpar sig för 3D-printing eller om andra tillverkningsmetoder är mer lämpliga. Vår expertis omfattar både additiva och traditionella tillverkningsmetoder, så vi kan guida dig till den optimala lösningen för dina specifika behov.

‍

Om du är osäker på om din produkt lämpar sig för 3D-printing, kontakta oss för en professionell bedömning av möjligheterna.

‍