3D打印的增值不断增加

当被要求描述他的公司的工作时，Alan Soucy说:“任何‘繁荣’的东西。”客户包括洛克希德·马丁公司、通用原子公司、雷神公司、诺斯鲁普·格鲁曼公司和其他大型国防承包商，先进的精密工程(APE)是一个非常不同的制造商现代机械工厂1997年首次覆盖．除了国防应用，该公司当时在半导体组件方面的专长为过渡到医疗诊断设备、假肢和通信组件提供了良好的基础，这些设备的制造难度不亚于导弹外壳和发射控制。就像苏西先生说的，“我们这里没有括号。”

为了保持在西海岸的客户基础上的优势，这家东海岸的供应商每年都在新设备上投资数百万美元。在这篇文章中，我们参观了一些最新的例子，比如为APE的三个五轴加工中心提供服务的40托盘系统。尽管如此，增长的证据是显而易见的，包括新的hmc，部分标记设备和四个协作机器人，能够照管vmc，活工具车床或任何其他尚未安装托盘更换器的机床。

尽管有了这些新技术，但任何深度的讨论都不可避免地回到了一个不那么明显的发展上来:增材制造渗透到生产过程的每个阶段。“它可以涉及到你在机械车间做的每一件事，”Soucy先生说。“我们一直在寻找使用它的新方法。”

敏捷的自动化

在办公区藏起来，Ape的Markforged X7 3D打印机安装在2016年，以补充Cobots。萨洛先生说，按需，镜像工件几何形状的定制夹具扩大了适合机器人机器趋势的工作范围。同时，Cobots自己打破了自己的自动化障碍。缺乏其工业表兄弟的复杂编程和安装程序，这些臂可以根据零件数量足够高，并且循环时间足够长，因此可以根据任何工作站进行轮换。

夹具是从零件CAD文件中设计的，以反映夹紧的几何形状，在APE通常涉及轮廓表面，这将阻碍一般的手臂末端工具。新抓手的周转时间一般是一夜。对于现有设计的微小改变，比如在验证或之前的部件运行中发现的薄弱环节添加材料，几个小时通常就足够了。打印机还生产零件的模型，以尽可能快地验证夹具组和机器人路径。在许多情况下，所有这些工作都是在实际零件的原材料到达车间之前完成的。

夹持器的材料是多种碳纤维，根据部件的重量，浸透了不同数量的Kevlar增强材料Dana Laing，制造工程师，与加法机密切合作。坚固但不脆，这种补充材料确保零件可以牢固地保持不夹持在压力下折断。两个喷嘴一层一层地打印这些部件，一个用于整体结构，另一个用于增强凯夫拉纤维。

莱恩说，除了调整基本设置，比如零件在床上的方向或打印密度，程序员还必须让凯夫拉尔增强材料穿过夹板结构的指定部分。对于无法容纳固定宽度光纤的薄结构，这一任务具有挑战性。

其他的调整可能包括间隔层以抵抗特定的力(例如，使用“三明治”效应来抵抗侧向弯曲)，或调整机器参数，如建造密度或支撑结构几何形状。虽然来自机器制造商的文献和培训有助于平滑增材制造的学习曲线，但Soucy先生也称赞了其独创性莱恩先生以及他团队的其他成员。

添加剂助攻

在公司定期召开的严格控制的工艺规划会议上，新部件的3d打印副本总是可以得到检验。苏西说，在规划和引用的过程中，这种做法带来的好处超出了任何人的想象。

即使用最精确的3D CAD模型，也可以像零件尺寸一样简单地误导。“有时候，就像出去进入森林选择一棵圣诞树和思考，”哦，是的，这将适合，“只是发现它远远大于预期，”他解释道。“Or, you find yourself going, ‘Hey wait a minute, that’s a really small corner radius that’s really deep.’ Or, maybe you notice how a blended 3D surface comes right up to an edge and doesn’t give you the opportunity to use anything but a sharp-cornered end mill, which means more time surfacing.”

增材制造的实验也带来了许多其他的新应用。例子包括:

• 测量工具。定制，3D印刷套件携带所有测量装置和作业所需的其他手持设备。质量控制部门收到相同的套件以进行验证。每个套件都具有嵌套插槽，以防止错位或丢失的工具或错误，例如选择错误的量具。如图所示下面那每个槽都标有gage尺寸，测量特征的部分打印“气球”数字，以及其他相关信息。

• 冷却剂喷嘴。在开放式市场上不难发现各种形状，但3D打印更快，更容易。许多情况涉及延伸冷却液环以防止障碍物，例如VMC第四轴，阻挡冷却剂或印刷风扇状形状以确保冷却剂到达切割区域。

• 冷却剂寿衣。这些组件防止冷却剂或其他碎片阻塞车间托盘机械上的工具破损检测激光器。

• 软管支架。Shopfloor人员可以移动3D印刷，磁化的空气软管安装如下图所示t任何他们觉得合适的地方．

• 艾滋病大会。APE的装配人员使用各种3d打印辅助设备来防止昂贵的错误。例如，3d打印的“口罩”有助于避免安装螺旋油(需要小心地手动插入机加工孔的螺纹加强组件)所固有的风险。任何给定的外壳可能需要不同尺寸和螺距的多种螺旋油，避免错误是至关重要的。Soucy先生说:“我们为国防公司制造的外壳表面有超临界的表面处理，如果你划伤了边缘，就无法修复了。”“面具也只暴露出需要螺旋油的洞。”

• CMM。与机器人抓手的情况一样，符合零件几何形状的夹具有助于确保安装精度和重复性。这对于三坐标测量机的检查尤为重要。考虑一个必须以一定角度安装的工件。程序员可能会调整三坐标测量机程序的平面，以检查特征之间的关系。但是，这样做可能会导致对另一个标注的误读。例如，如图所示的部件下面通常要求多个表面之间具有一定程度的共平面性。然而，倾斜参考平面来测量共面度可能会导致这些曲面与另一个曲面平行度的错误读数。

智慧和心灵

Soucy先生说，这些添加剂的应用只是APE的初步步骤。他希望开始印刷机器固定装置。Soucy先生说:“当机器的主轴转速为36000转，移动速度为3900英寸/分钟时，减少夹具的重量会减少机器轴的磨损。”他特别提到了车间的五轴加工中心(GF机加工解决方案公司的Mikrons)。“另一个好处是，如果操作者将夹具在托盘上和下装载另一部分。移除夹具上不必要的材料可以使操作者操作一个更轻的夹具。”

要做到这一点，需要一种技术，使其更容易从构建板上移除部件，而不影响其平面性。加工夹具不如三坐标测量机夹具宽容，三坐标测量机夹具通常施加的压力更小。根据APE目前的能力，3d打印夹具将要求加工表面光滑，以确保精确和安全的零件定位。这样的工作将会占用宝贵的产能，并在一开始就破坏3D打印夹具的目的。Soucy先生说，水溶性支架是公司正在研究的一种可能的解决方案。

长期计划包括一个完整的增材制造实验室，该实验室将装备制造最终使用的部件，不仅是碳纤维，而且是金属。Soucy先生说，对添加剂未来的信心是有根据的，因为商店有合适的人才朝着这个方向发展。反过来，这是一种有意转变的结果，即不仅仅雇佣熟练的机械师。

例如，7名员工拥有机械工程师学位。两家公司在国内拥有增材制造机器，都为APE在这一技术上的进步做出了重大贡献。只要他们的雇主提供材料，他们就乐意在他们的机器上打印任何不需要更高质量的材料或更高精度的机器。

然而，苏西强调，要想在APE谋得一份工作，仅靠技能和智慧是不够的。从去毛边人员到工程师，“我们雇佣的都是善良的人，”他在第一次电话采访中说，在第一篇彩信文章发表20多年后，他希望讲述APE的另一个故事。这是当他被问及“哲学上的变化”是现在和过去最大的区别时的第一反应。对工作的自豪感是新员工的另一个重要特征情商．“在这里工作的人互相关心并掌握他们在猿的所有权，这真的改变了公司，”他说。“我们每天花费八到10个小时，当你有一个人的背部时，每天都会更容易上班。”