添加剂制造在“减数”机器店中有意义？

克里斯·乔斯特，总裁和第三代帝王机器和工具该公司认为增材制造具有广泛的潜在应用前景。他说:“去看看这个州的任何一家工业企业，你可能会发现，至少有5%的制造零件可以通过增材制造更有效地生产出来。”然而，他的商店对那5%不感兴趣。至少现在还没有。

四年前，这家大约有40名员工的机械车间扩大了其业务范围，包括金属AM，特别是选择性激光熔化(SLM)。今天，它拥有两台SLM Solutions的粉末床金属添加剂机。这个资源和能力仍然如此不寻常的帝国的地区(和供应商从帝国寻求业务的客户),商店享有一头开始在寻找和承担这些应用程序可以大大受益于再造利用一部分的设计,是允许自由。

“我们寻找让我们对客户说的应用程序，”我们可以摇滚你的世界！“”Joest先生说。因此，而不是将5％作为添加剂的候选人的拯救客户的客户，而帝国一直能够通过为其的顾客提供更像80％的零件来取得成功，这可能会受益于这种方式。

我曾经写过一篇关于Imperial的文章，那是在它安装了第一台SLM机器后不久。第一篇文章的标题是学习曲线，“描述了店铺的储藏性状态的短语。在此时，该商店购买了第二种添加剂，并且它基本上升起了该曲线的最陡峭的部分。添加剂工作现在代表了公司销售的5％，这意味着该活动命令达到足够大的收入份额，即使加工仍然远远距离其业务的核心。因此，今天的帝国说明了所接受的添​​加剂制造的样子。因此，该商店提供了其他厂商可能在自己的商店看到的其他东西的预览 - 即添加剂制造和数控加工，作为两个常规部分生产。在Imperial，那个即将到来的最大部分包括添加剂员工和加工员工，共同努力，为每个3D印刷作业提供充分利用这两种能力的处理策略。

在减数商店中的添加剂

帝国理工如今实际上是第四代家族企业，因为克里斯·乔斯特(Chris Joest)的儿子克里斯蒂安(Christian)也是公司领导层的一员。在他们对加法的拥抱中，这两家公司遵循着一种传统。在20世纪50年代，克里斯的祖父和帝国理工的创始人通过投资精密钻模镗孔获得了公司的竞争优势。克里斯的父亲当时是数控技术的早期使用者。开发附加性能是沿着这条轨迹走下去的合乎逻辑的一步，克里斯•乔斯特说，如果他的祖父看到AM能够创造出这样的组件，一定会非常激动。

但是，对于一个机械车间，一个“减法”制造商来说，拥有加法能力有意义吗?乔斯特说，这比让不同公司分别从事加法或减法业务更有意义。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精密部件，只有机械加工才能实现尺寸公差。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。一家能够进行3D打印的公司并不一定具备将3D打印应用于工业生产的装备和准备。

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。此外，帝国足够紧密地持有，以保持承诺和耐心，同时等待在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。

原谅我的模糊性

那些部分是什么样子的?也就是说，哪些是为添加剂设计的最好的部件，哪些是可以让你的世界变得更自由的部件?

我不能给你看。真的，我甚至无法描述出令人满意的细节，因为我保证过我不会。我最近在帝国理工看到的部分代表了足够有价值的先进的设计，有关部分的细节是保密的。然而，即使是模糊的描述也可以帮助传达商店现在正在做的工作的性质以及它给顾客带来的好处。Imperial通过SLM制作的关键组件包括:

• 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。
• 冷却数组。为增材制造而重新设计的另一个部件不仅实现了由保形冷却改善的热性能，而且减轻了重量。以前，在一个复杂的军事设备中，敏感系统的温度控制是通过在支撑板上钻孔用于冷却流体来实现的。现在，与上面的情况类似，额外创建的通道遵循复杂的弯曲路径，将冷却精确地送到最需要的地方，而板本身的大部分会消失。3D打印的通道阵列单独作为一个轻量级、复杂的部件，不需要额外质量的板来填充部件的剩余体积。事实上，帝国理工之所以获得这份工作，是因为该公司的工程师了解到了添加剂的作用，因为一位同事坐在他旁边，与帝国理工一起研究不同的组件。乔斯特说，这种内部口碑仍然是公司提升AM能力的最佳手段，因为一次成功往往会带来在同一家公司取得另一次成功的机会。
• 收敛特性。重新用于添加剂的一个最终组件涉及几十个喷嘴，每个喷嘴从部件以不同的角度延伸，所有这些瞄准共同焦点。Joest先生和帝国人员对本部分的最终使用特别有所了解;他们只是要求通过添加剂参与改善它。本部分的先前版本是一个组件，其中孔在各种角度钻孔，喷嘴拧入。3D打印版本消除了组装，但它不会消除多角度加工。实际上，加工实际上在添加剂版本中变得更具挑战性，因为3D印刷喷嘴形式的外部特征必须以不同的角度加工以获得最终公差。在这种情况下成功添加添加剂的一部分面对并克服了这一五轴加工挑战。经验丰富的机械师是从一开始就是关于这个项目对话的一部分，他们的意见直接影响了重新设计。它们可以在喷嘴周围设定五轴加工的最小间隙决定了喷嘴在3D印刷形式内彼此可以彼此接近。

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，增材制造是帝国理工的“工作中心”。这是公司的术语，可以理解为“部门”或“利益相关者”。立铣、卧铣、车削、钣金、装配、质量保证都是这里的工作中心。在添加剂出现之前，代表与任何特定工作相关的每个工作中心的团队成员都会聚集在一起讨论该工作将如何执行。一个工作中心经常需要满足另一个工作中心的需要。具体来说，装配或质量保证的需求可能会影响零件的加工方式。现在，添加剂以几乎相同的方式参与同一个对话。通常，它需要遵从流程中另一个工作中心所需要的一些考虑。

但与此同时，加法也为本次对话带来了自由，可能会让其他步骤不再需要考虑。例如，在增材制造中，孔不再需要是圆的。它们可以生长到对部件有意义的任何横截面剖面。这个小小的改变可能看起来很简单，但是期望通过零件的任何通道都必须是一个圆的，通过钻孔加工的直孔，对于有经验的人员来说很难放弃。熟悉加法的工作人员可能因此做出的第一个贡献是重新评估零件的哪些加工特征甚至需要加工，以及哪些特征真正需要符合实体或简单的几何形式。在某些情况下，例如，部件的固体部分可能被简化为一个轻量级的晶格或完全离开部件。

但增材制造通常必须做出的让步是:为了整体的生产能力，它必须在部件上留下一些材料。一个理想的零件设计也许可以放弃所有对零件功能不完全必要的金属，但一个可生产的零件却不能这样做。机加工可能需要保留一些库存，以便有足够的包络线来切割以达到公差。加工可能还需要以牺牲标签的形式剩下的库存，只是为了平凡的目的，在加工中心的工作台上夹紧零件。

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。