添加剂制造属于机加工厂

克里斯Joest，总统和第三代所有者英皇机床新泽西州哥伦比亚说，“在这种状态下，任何工业关注，可能会发现至少5％的制造零件可以通过添加剂制造更有效地生产。”然而，他的商店对5％不感兴趣。至少还没有。

四年前，这家大约40名员工的机器商店扩大了其包括金属添加剂制造的能力 - 即通过3D印刷制作生产金属部件，特别是金属粉末的选择性激光熔化（SLM）。今天，它有两个来自SLM溶液的金属添加剂制造机。This capability is still so unusual in Imperial’s area (and among the suppliers seeking business from Imperial’s customers) that the shop has enjoyed a head start in finding and taking on those applications that can benefit considerably from re-engineering a part to take advantage of the design freedom that additive manufacturing allows.

“我们寻找能够让我们对客户说，‘我们可以震撼你的世界!’”乔斯特说。因此，帝国理工并没有讨好那些将5%的零件作为添加剂候选零件的客户，而是成功地为那些80%的零件都可能从这种重新制造中受益的客户提供了服务。

帝国理工安装了第一台SLM机器后不久，我为我们的姐妹刊物写了一篇关于该公司的文章，加法制造．那篇文章的标题是《学习曲线》(Learning Curve)，这个短语描述了当时商店对添加剂的接受程度。从那以后，这家商店购买了第二台加料机，它在很大程度上上升了，至少是曲线上最陡的部分。加法工作现在占公司销售额的5%，这意味着这项工作在公司收入中占有很大的份额——足以让人注意和接受，尽管机械加工仍然是公司的核心业务。因此，帝国理工今天展示了加法制造被接受的样子。这个车间提供了一些其他制造商可能也会在他们自己的车间看到的东西的预览——即，增材制造和数控加工作为生产的两个常规部分结合在一起。在帝国理工，最重要的部分是添加人员和加工人员一起工作，以达到每个3d打印工作的处理策略，最大限度地利用这两种能力。

减法商店的添加剂

今天帝国实际上是第四代的家族企业，因为克里斯·霍埃斯特的儿子克里斯蒂安也是公司领导层的一部分。在他们的添加剂的怀抱，两人正走在一个传统。在20世纪50年代，克里斯的祖父和帝国的创始人通过精密坐标镗床投资达到公司的一个竞争优势。在他之后，克里斯的父亲是数控的早期采用者。现在，开发添加剂能力沿着轨迹的合乎逻辑的步骤，和克里斯·霍埃斯特说，他的祖父就已经高兴地看到该种成分即AM能够创建。

然而，对于一个机械加工厂——一个“减法”制造商——来说，拥有加法能力有意义吗?乔斯特说，绝对可以。事实上，这比由不同的公司分别专攻加法或减法功能更有意义。他说，机械加工和添加剂是结合在一起的，因为每一个用添加剂制造的关键部件都可能是一个精密部件，只有机械加工才能实现这些公差。此外，像帝国理工这样为某些客户和某些行业服务多年的机械车间，已经在这些背景下拥有知识和信誉，直接转化为添加剂的成功。一家拥有3D打印能力的公司，如果没有这一背景，就不一定具备将3D打印应用于工业生产的能力。

事实上，帝国理工迄今为止的经验说明了为什么添加剂不仅对机械车间有意义，对小公司也有意义。帝国理工的规模刚刚够大，足以负担得起添加剂的投资，但它的规模也刚刚够小，足以灵活地寻找和吸引乔斯特所说的那些“震撼你的世界”的客户。更重要的是，帝国足够紧密地保持承诺和耐心，等待在AM的成功实现，这很少会很快发生。如今从增材制造中获利如此不确定的一个原因是，如今生产的零部件是为其他制造过程设计的。对添加剂的需求将会出现，而且这种需求将会增长，只有当一个又一个工程师看到添加剂所允许的几何自由，并创造出充分利用这种自由的新部件时，这种需求才会增长。

请原谅我的模糊性

什么是那些新的部件，如？也就是说，一些专为添加剂零件的最好的情况是什么，零件，充分利用了摇滚你的世界的自由呢？

我不能告诉你。说真的，我甚至无法描述他们对细节的令人满意的水平，因为我答应我不会。我在帝国最近看到部分代表进步的宝贵够他们的设计师是有关部分的细节是保密的。然而，即使是模糊的描述可以帮助传达现在店里正在做的工作，它正在给客户带来的好处的性质。关键部件帝国已经通过SLM制造的例子包括：

• 高温硬件。用于制造另一种产品的硬件将使该产品的制造过程达到比今天更高的温度。多亏了3D打印，一组复杂的共形冷却通道形成了这个硬件的形式，将使温度跳升。以前，这个项目的冷却来自通过焊接组装的外部管的集合。通过使用蜿蜒的内部通道(无法钻出的通道)，在组件复杂的功能内部进行冷却，将使过程中的热量得到更大的应用，最终产生完全不同类别的最终产品。此外，由于该硬件部件是整体制造，而不需要焊接管等组装，因此该部件的制造周期大大缩短。优化零件的设计也更容易，因为参与项目的工程师只需要稍微调整表单，就可以在3D打印的下一个版本中看到变化。Joest先生说，当这个部件全部投入生产时，他希望满足这一需求可以满足四台金属添加剂机器的生产能力。
• 冷却阵列。重新设计的另一种组件不仅可以改善来自保形冷却的热性能，而且还实现了重量减少。在一种复杂的军用设备中，由于具有通过其钻孔钻孔的支撑板来实现敏感系统的温度控制。现在，类似于上面的情况，频道产生了恰当地遵循复杂的，弯曲路径，以使冷却到最需要的斑点，而其中大部分板本身也消失。3D印刷的通道阵列单独作为单一的轻质复杂部分，无需额外的质量额外的频率，曾经是填充组件的其余容量的速度。帝国实际上在涉及它的工程师后赢得了这项工作，了解了作为一位同事可以做的添加剂，因为一位同事坐在他附近的桌子上，在他在不同的部分上工作。Joest先生说，这种内部口碑仍然是公司推进其现状的最佳手段，因为一项成功经常导致同一组织的另一个成功的机会。
• 融合功能。最后一个为添加剂重新设计的组件包括几十个喷嘴，每个喷嘴以不同的角度从部件延伸，所有喷嘴都指向一个共同的焦点。乔斯特先生和帝国的工作人员对这部分的最终用途的了解尤其少;他们只是被要求参与通过添加剂来改善它。该部件的早期版本是一个组件，在其中钻了不同角度的孔，并将喷嘴拧进去。3d打印版本消除了装配，但它不消除多角度加工。事实上，在加法版本中，加工实际上变得更有挑战性，因为3d打印喷嘴形状的外部特征都必须以不同的角度加工，以达到最终公差。在这种情况下，添加剂的成功部分在于面对并克服了五轴加工的挑战。经验丰富的机械师从一开始就参与了这个项目的讨论，他们的意见直接影响了项目的重新设计。他们能够管理的围绕喷嘴的五轴加工的最小间隙决定了在3d打印形式中喷嘴之间的距离。

Joest先生说，这种添加剂和加工人员之间的联合参与并不是这项工作的一个不同寻常的特点，相反，它更接近于通过AM制造的复杂零件的典型特征。在喷嘴部分，谈话的数量是不寻常的(设计和过程需要几天)，但谈话本身是不寻常的。对于大多数用于制造的部件，AM必须与其他操作协调，这意味着在设计最终确定和3D打印开始之前，必须考虑其他操作的需要。认识到这一点，帝国理工现在已经将添加剂集成到整个车间的过程中，在这个过程中，添加剂不再是特殊的东西，而是在桌子上有一个座位，与所有其他对给定工作的成功作出贡献的因素一样。

拟合的

现在，添加剂制造是一个“工作中心”帝国。这是该公司的任期，这可能被理解为“部门”或“利益相关者”。立式铣床，卧式铣，车，钣金，装配和质量保证都是这里的工作中心。加之前曾出现，代表相关的任何特定作业的每个工作中心的团队成员都会聚在一起讨论工作将如何进行。一个工作中心经常不得不提供的另一种需求。具体而言，用汇编语言或QA的需求可能会影响一部分被加工的方式。现在，添加剂接合在同一个会话中几乎相同的方式。通常情况下，它需要推迟到一些考虑，在过程中的另一个工作中心要求。

然而，同时，添加剂也会为这种对话带来自由，这可能会从其他步骤中消除考虑因素。在添加剂中，例如，孔不再需要圆。它们可以生长到任何横断面轮廓，这对部件有意义。这种微小的变化似乎很简单，但期望通过钻孔的任何通道都必须是一轮，直线孔通过钻井加工，可能难以让经验丰富的人员放弃。因此，熟悉添加剂的工作人员的第一项贡献之一是重新评估部分的甚至需要加工的部分的加工特征，以及其特征真正需要符合实体或简单的几何形式。在一些情况下，例如，部分的固体部分可以减小到轻质晶格或完全留下部分。

但是，添加剂制造通常必须做出让步是这样的：它留下一些材料的一部分，整体生产率的缘故。一个理想的一部分设计也许都不能放弃一切，是不是纯粹的必要部件的功能的金属的，但是这是一个可生产部分不能做到这一点。加工可能需要保留一些库存在的地方，以便有足够的信封剪去达到的公差。加工可能还需要股票遗留在牺牲标签的形式只是为了钳住加工中心的工作台部件的世俗的缘故。

事实上，在Imperial，增材制造进入主流生产的最重要的标志可能是这个细节:AM零件在多大程度上遵守在其他工艺上制造的零件相同的日常夹紧和工件夹紧考虑因素。为了提高安装效率，以及机器之间的互换性，英皇所有的垂直加工中心都在工作台上配备了相同模式的螺栓孔。机加工的安装和夹具的设计总是适合这种孔模式。这是店铺的惯例，已经有很长一段时间了。现在，这也是3D打印的一个常规方面。当SLM部件为保持而使用额外的标签时，选择这些3d打印标签的模式，以匹配通过机加工车间的任何其他工作使用的相同螺栓孔模式。