随着增材制造技术的持续成熟，高性能聚合物材料在尺寸精度、表面质量和机械性能方面不断突破，在工装夹具领域的应用正迅速扩大。与传统机械加工相比，聚合物3D打印在缩短制造周期、降低生产成本、提升设计灵活性等方面具有明显优势，正成为制造工装夹具的重要发展方向。
一批汽车与航空航天领域巨头已洞悉此趋势，小型机械加工企业同样积极将聚合物3D打印融入生产流程。TCT小编将以本文带领大家探究3D打印如何解决常见工装夹具难题，以及如何运用这项技术并收获效益。
*来源：Stratasys
传统工装夹具主要通过铣削、焊接和组装等方式制备，虽工艺成熟，却普遍面临以下挑战：
技能短缺与成本压力上升
技术人员，尤其是数控操作员紧缺，制造周期易受人为因素制约；
小批量、定制化工装成本高，投入产出比不理想。
制造周期长，影响生产效率
传统金属加工往往需要数周交付，一旦制作流程有延迟，整条生产线便可能被迫等待。
设计受限，工装夹具难以优化
传统工装夹具优先考虑加工便利性，无法在重量、人体工学或结构优化方面做到最优。
库存压力大
大量成品占用仓储空间，生命周期结束后处理成本也不容忽视。
企业亟需更灵活高效的解决方案，而增材制造技术正为此提供了突破口。
对于复杂或小批量工装夹具，增材制造能在可控成本下按需生产，节省存储空间，并突破固有设计局限，设计打印具有定制几何结构的工装夹具，契合特定任务和操作人员需求。
同时，无论自主完成或外包合作，增材制造技术都能在数小时内完成传统机械加工难以做到的同类零件生产。
此外，3D打印设备在打印过程中无需人工持续监管，减少了人力负担。
除却3D打印在工装夹具制造中相较传统技术的总体优势，那么材料性能是否能满足需求？答案是肯定的。
增材制造能够使用工程级热塑性材料生产具有足够强度的工装夹具，来替代传统金属材料。需要注意的是，具体应用场景仍是材料与工艺选择的关键。
FDM、DLP等3D打印技术适用于多种工装夹具应用，可使用多种机械性能优异的热塑性材料与光敏树脂。这些材料具备出色的强度与硬度。若需要更强的强度与刚性，还可选用碳纤维增强材料。
*通用汽车FDM 3D打印的工装夹具，与原先铝制版本相比，重量减轻56%，交货时间缩短77%，成本节省74%。
为制作更轻、更便于操作的车窗玻璃安装夹具，福特汽车选择采用FDM 3D打印技术与尼龙材料，在保证强度与刚性的同时减轻重量，在关键部位局部增强结构密度，在非关键区域保持低密度结构，这是传统机加工无法实现的。最终，这款安装夹具比金属治具轻15%、成本降低70%，且操作更为便捷。
采用工程级热塑性塑料的3D打印技术，现已实现更加快速、经济、灵活的定制化模具制造。3D打印不仅提供丰富的材料选择，还支持复杂几何结构和短交付周期。一旦克服因经验不足和对新技术的顾虑而产生的初期障碍，便能充分利用3D打印技术实现成本节约、产量提升及高效工具快速获取。
*德国航空航天中心研制出能承受火星极端环境的机器人功能原型。
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