学习曲线

帝国机械工具公司(Imperial Machine & Tool Co.)的老板兼总裁克里斯蒂安·m·乔斯特(Christian M. Joest)对增材制造并不抱有幻想。去年，这家新泽西的合同制造公司购买了第一台用于生产金属部件的增材制造机器:SLM Solutions的选择性激光熔化系统。即使在他承诺购买的时候，乔斯特也告诉员工，“我们可能会在这台机器上损失一段时间。”

没关系。归功于各种长期的客户关系，帝国具有等待的实力和稳定，甚至面对，即将成为今天仍面临着积极制造的大问题。其中一个问题是该技术不成熟。未来，他预计将通过附加层制造零件的设备更快，更便宜，更可重复，更有能力而不是今天。他还希望其应用更好地了解。由此产生的差异可能与早期便携式电话和今天的智能手机之间的差异一样繁忙。“我们所有人目前正​​在做的添加剂制造可能正在使用这项技术的包手机版本，”他说。

另一个问题是市场还不成熟。他说，通过增材制造生产金属部件的需求仍然很小，实际上几乎为零。因此，制造商必须创造需求。也就是说，制造商必须首先获得可添加的生产能力，然后开始教育潜在客户如何从这种能力中获益。

这正是帝国理工所走的道路。尽管存在这些问题，Joest说，现在选择这门课程的原因是，增材制造是未来的趋势。他对此毫不怀疑。上述两个问题是暂时的，与添加剂制造所提供的节省成本和改进制造产品的设计的承诺相比，这两个问题是很小的。Joest希望帝国理工帮助其客户开始意识到增材制造的好处，部分是因为第三代企业所有者完全希望帝国理工继续前进，并在他的儿子，Christian G. Joest的第四代领导下取得成功。要做到这一点，即保持一个能够满足客户最迫切的制造需求的位置，就意味着要掌握增材制造技术。

在这方面，帝国确实有一条腿。公司领导人表示，一些属性与他的特定制造商业定位得很好，以便继续前进。这些优势不是最重要的是重点是长期关系。

长远
寻求并服务固定的、成熟的、长期的客户，或许是帝国理工现任总裁在其领导任期内对公司做出的最重要的改变。Joest多年来一直遵循的目标是让帝国理工成为关键客户的首选制造资源，这些客户将一次又一次地回来。如今，这家制造商几乎所有的业务都来自15家公司和国防相关的政府实体。它通常会拒绝短期工作，因为短期工作将分散它为长期客户服务的注意力。

这种模型对于增材制造是有价值的，因为这些内部知识来自这些关系。随着时间的推移，帝国理工与这些回访客户的互动程度，使公司对这些组织的需求和挑战有了深入的了解，而很少有制造承包商拥有这些需求和挑战。这些需求和挑战提供了机会。增材制造可能不能替代目前运行良好的工艺，但它可能为当前工艺无法解决的许多挑战提供了答案。

最近的一个例子涉及着名的军事炮兵，M777榴弹炮。军事工程师定期寻求改进这款枪的设计，这些枪增加了重量。然而，该枪的重量受约束 - 它必须轻松地轻度下降并由飞机承载。因此，在任何希望改进之前，必须在枪支上的其他地方找到重量节省。通过添加剂制造，帝国能够提供重量储蓄的新选择。在其SLM机器上，该公司为枪的组装增长了大型紧固螺母，这些装配不像现有的坚果一样坚固，而是内部有蜂窝结构。新坚果和旧的坚果一样强壮，但一半的重量。所有M777螺母的综合产品储蓄这种方式都会给军工工程师自由添加添加新组件。

Joest说，军事联系是增材制造的另一个优势。当然，这不是一个全面的优势，因为军队使制造业变化缓慢。然而，他表示，军用硬件的备件代表了增材制造可以提供相当大价值的领域。根据需要“打印”这些零件，而不是要求仓库储存满货架的成品零件或满货架的棒材和钢坯，以加工它们，这将带来巨大的节省。还有机会重新设计这些部分以提高性能，就像榴弹炮螺母的情况下，使情况更加引人注目。

该公司青睐增材制造的另一个特点是:帝国理工的加工区域已经致力于熄灯生产。这家店只在白天配备工作人员，数控机床照例在夜间继续运转。例如,一个常见的做法在这个店是为白天夹具垂直加工中心项目机器只有右边的表,因为定位是在桌子的左边,将使机器运行一个批生产部分。这种无人看管的环境使得增材制造成为一种天然的配合，因为即使是中等尺寸的零件，也需要20小时或更多的循环时间，增材制造本质上是一个关停过程。

学习通过
自从SLM机器去年问世以来，帝国理工公司的员工是设计经理John Shelp，他是最直接参与了解其性能的人。他说，这种或任何金属增材制造系统的学习曲线可以用一个词来描述:参数。该公司最初不知道如何在可调参数下工作，包括激光速度、激光热和停留时间，以考虑不同部件特性的挑战和添加剂工艺中不同材料的行为。今天它知道的更多，但谢尔普说，除非通过大量的试验和错误，否则没有办法达到这种理解。

幸运的是，谢尔普是耐心的，公司对学习过程有耐心，它让他开展。他说充足的时候他会在一个循环结束时返回机器，只发现构建不成功，部分崩溃 - 意味着机器时间几小时的唯一收益是诊断如何运行的机会下次更好的循环。

一个大的叶轮花了4天的时间来制造，第一次尝试未能成功制造出零件。叶片在循环过程中因自身重量而断裂。在这种情况下，需要调整的参数是占卜者将粉末带到激光上的速度。增加物料输送速度，允许循环产生所需的固体叶片。

诸如此类的体验揭示了为什么“3D打印”短语是错误的。谢尔普说，绝不是易于应用的易用作为计算机的台式机。

现在，帝国理工已经在与工艺参数相关的学习曲线上取得了很大进步，但成功将公司抛向了另一条曲线。下一组即将到来的挑战与产量有关。

全产量
尽管乔斯特预测，公司在增材制造方面的亏损将持续一段时间，但这段时间可能已经接近尾声。他说，与客户仍然保密的生产可能性相关的测试进展顺利。客户看到了通过添加工艺生产某种小型、大批量组件的价值。Joest说，如果这项工作进行下去，那么加法制造将为帝国理工带来利润，但公司将致力于在一个又一个加法循环中一次生产数百个这样的小部件。

这一前景产生的一个看似简单的问题实际上是一个重大挑战。SLM机器通过将它们层分叠到用于该过程的锚的构建板上构建零件。一旦构建完成，将在板上切断所有数百件的有效方法是什么？他说，需要一种精密的精确方法，但EDM可能不会足够快，无法迅速实用。这是另一个问题，因为没有建立的答案，因为添加剂生产是如此新的。因此，帝国会找到答案。敬请关注，Joest说。