Marc Saunders

雷尼紹全球解決方案中心總監(jiān)蚯撩，負(fù)責(zé)增材制造（金屬3D打印）應(yīng)用的普及

人人都在談?wù)?D打印技術(shù)將如何改變目前的制造環(huán)境，這項(xiàng)技術(shù)也成為了工業(yè)4.0創(chuàng)新浪潮的一部分抵刺，人們希望它能夠徹底變革現(xiàn)有的生產(chǎn)方式饲悟。這或許有點(diǎn)夸張，但增材制造 (AM) 確實(shí)昭示著生產(chǎn)力的巨大革新衫喜。

增材制造在每個行業(yè)的應(yīng)用步伐取決于行業(yè)自身的特點(diǎn) — 例如監(jiān)管水平 — 以及現(xiàn)有及潛在的業(yè)界客戶對創(chuàng)新和風(fēng)險所持的態(tài)度根朱。毫無疑問，制造業(yè)市場蘊(yùn)含著巨大的變革機(jī)會。但問題是敏盒，當(dāng)機(jī)遇來臨時汤顷，您如何讓自己的企業(yè)立于不敗之地？

最好先思考一下翁凳，增材制造會給市場帶來什么樣的本質(zhì)性改變递促，而您希望如何應(yīng)用這技術(shù)來增強(qiáng)您的競爭力。階梯模型簡要介紹了應(yīng)用增材制造的不同階段：

增材制造的生產(chǎn)效益

應(yīng)用增材制造可能獲得的各種效益县趴，包括在產(chǎn)品制造過程中累積的生產(chǎn)效益送魁，以及在產(chǎn)品投入使用之后累積的長期效益。沿階梯上行時锭汛，在新產(chǎn)品設(shè)計和驗(yàn)證方面的投入笨奠，及新制造工藝方面的投入都會上升，但獲得的效益也會隨之增加：

增材制造帶來的效益會隨著階梯的爬升而提高唤殴，因?yàn)槟軌蚋嗟乩玫剿哂械莫?dú)特功能艰躺。這些功能應(yīng)用越多，增材制造產(chǎn)品就越具有創(chuàng)新性和突破性眨八，價值也越大。

那么這有什么實(shí)踐意義呢左电？您可以逐步應(yīng)用哪些功能廉侧？接下來將重點(diǎn)介紹增材制造在階梯模型的四級臺階您可以發(fā)揮的功能。本篇先介紹第一個臺階0篓足。

臺階0—快速原型制造和加工

這通常是許多公司開始應(yīng)用增材制造的起點(diǎn)段誊，即快速制造模型和工具，此時的產(chǎn)品設(shè)計尚未定型栈拖。在這一級臺階连舍，有兩個增材制造功能可發(fā)揮作用：

a. 可重復(fù)的數(shù)控加工

增材制造是一種高度自動化的過程，在裝填好粉倉并啟動激光之后涩哟，整個加工過程便無需任何人工干預(yù)审亿。因此，它可替代傳統(tǒng)的加工流程帝愉，提高生產(chǎn)成本效益最咖，而加工結(jié)果的精度和可預(yù)測性也更好。增材制造在口腔領(lǐng)域的應(yīng)用就是很好的例子暖麻，手工制作的模型被采用數(shù)字化設(shè)計并自動加工出的植入體替代碑甘。這是增材制造的內(nèi)在特性，在階梯的所有階段都能獲得這些效益瘾手。

b. 隨形冷卻

這是一個可以成功應(yīng)用于模具制造的復(fù)雜功能销顷。隨形冷卻需要根據(jù)零件輪廓構(gòu)建冷卻液通道，確保快速均勻的熱量傳遞灼烫。通道本身應(yīng)設(shè)計成具有流暢的圓角筋蝴，可避免冷卻液滯留而導(dǎo)致腐蝕，同時確保冷卻液能以較小壓降順暢流動圆乡￡纾可將多條冷卻液通道設(shè)計到一個復(fù)雜模具中，每條長度相同炸渡，確保均勻冷卻娜亿。最終生產(chǎn)出的模具制造周期短、使用壽命長蚌堵。

也可將隨形冷卻功能應(yīng)用到產(chǎn)品本身买决，但這需要更改產(chǎn)品設(shè)計，在應(yīng)用階梯模型中屬于最高一級臺階了吼畏。

臺階1 — 直接零件替換

我們在階梯模型中向上移動一級督赤，來到零件制造階段，但這僅是對現(xiàn)有零件的復(fù)制泻蚊。這里只有制造工序發(fā)生變化躲舌，而零件的幾何形狀并未發(fā)生改變。這個階段可實(shí)現(xiàn)增材制造的另外兩個功能：

a. 近凈成型制造

相較于切削式加工方法性雄，增材制造的一個重要特性是没卸，材料浪費(fèi)非常少。我們要考慮批量生產(chǎn)秒旋，那么單位浪費(fèi)率就變得十分重要约计。

在航空航天領(lǐng)域，BTF比率（原材料與成品零件之間的重量比值）是衡量加工效率的一個關(guān)鍵指標(biāo) — 在生產(chǎn)過程中援丐，有多少原材料成為了切屑善簸？增材制造是一種“近凈成型”工序，盡管通常仍需要一些后處理操作苇给，用于確保成型體成功的必要支撐結(jié)構(gòu)也屬于一種材料浪費(fèi)呛产。增材制造并非完美無瑕，但它帶來的優(yōu)勢卻極具吸引力北淘，GKN Aerospace就是一個例子：

b. 本地化生產(chǎn)

增材制造無需模具猪褐，能消除與模具制造相關(guān)的高昂固定成本，有助于提高小規(guī)模制造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益 —即使是一家小型企業(yè)攀瘟，也能獲得成本競爭優(yōu)勢和蛀，同時憑借臨近客戶的便利性，可提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)诉玲÷Ю猓可借此機(jī)會革新現(xiàn)有供應(yīng)鏈叔梆，或改造現(xiàn)有供應(yīng)鏈以提高響應(yīng)速度。

上部曲總結(jié)

本部分介紹了在增材制造應(yīng)用階梯模型的前兩級臺階中增材制造的一些基本功能偏控。下一分將完整介紹階梯模型的剩余臺階筑凫，深入探討一些更加高級的增材制造特性。

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