机械车间的金属3D打印?问海军陆战队

当谈到增材制造(AM)时，美国海军陆战队面临着许多机械制造企业所面临的极端机遇和困境。

机遇：am - 特别是金属 - 提供了一个有希望的方式来获得短跑零件匆忙。对于企业来说，利益仅仅是迅速填补订单。但对于海军陆战队来说，利益可能是通过更换破损的组件来赢得战斗来恢复瘫痪的一块使用的设备。

但困境是这些：金属AM系统通常昂贵，相对于它们产生的部件尺寸且难以使用处理粉末金属所需的安全考虑。这些因素对于机器商店而言是有问题的，并且在希望让海军陆地用金属3D印刷的希望达到希望。

对于海军陆战队，还有一个担忧的是，金属3D印刷应该与单一设置内的CNC加工结合使用，因为真正地尽可能快地获得该部件。也就是说，海军陆战队的兴趣是“混合”的兴趣结合添加剂和减法操作。出于所有这些原因，一个带有附加金属3D打印头的小型数控铣床包括系统的心脏第一海洋物流集团（MLG）加利福尼亚州彭德克兰托姆斯，正在评估维修和更换该领域的硬件物品，远离传统的供应链。添加剂/减料机床以及两个聚合物3D打印机，在自包含的混合添加剂制造设施内运行，海军陆战队员是指“exman”单元，这对于远征制造而言是短暂的。exman代表了潜在的最有效的资源，以便使部署人员能够自给自足，以提供自己的关键硬件需求。此外，第一个MLG与它的经验提供了一种型号，即建立的制造商如何进行添加剂，因为海军陆战队遵循与机器商店可能期望的速度相当的学习曲线。

其中一个例子与识别用例有关。火炮中士特拉维斯·阿恩特是开发和评估ExMan能力的团队的一员。他说:“在需要的时候有硬件供应总是一个问题。”例如，一个坏了的转向柱小齿轮可能会使悍马失效，但要在战场上以足够快的速度获得这个替换部件几乎是不可能的。为了应对这样的问题，海军陆战队长期以来一直在实地生产。现有的便携式机器商店提供铣削或车削能力。然而，由于多种原因，像小齿轮这样的部件对这样的系统来说太有挑战性了。太复杂的部分在车床或机在一个紧急的设置,并携带足够的原材料准备这样的一部分本身将是一个问题,因为加工轴与齿轮齿的固体股票意味着削减大量的材料。Arndt说，现在，金属AM的挑战和机遇在于重新评估这类挑战所需的思维方式的改变。海军陆战队——就像采用am的商店一样——需要重新考虑长期存在的关于哪些部件现在可以快速制造的假设。

另一位讲述海军陆战队员涉及人员。添加剂能力通过对最感兴趣的人探索它的人的努力和想象力，不一定是通过应用任何预先存在的技能的努力和想象力。到目前为止，来自第1毫升的九个人在exman系统上受到培训。那些有必要的“创新思维，”的人Arndt的话语，倾向于自我选择，为这个机会志愿者。结果是技能领域的多种组合，机械师，汽车机械，电子技术人员，校准技术人员和焊工现在都使用该系统。所有这些都能够蓬勃发展和创新它，事实上，多样性已经证明了对寻找添加剂可以有效的应用有价值。混合金属是零件制作资源，一种工具制作资源，维修资源吗？这取决于需要，并且它取决于考虑这种能力的特定用户的视角。

沉积无需特殊保护

射击Sgt。Arndt的团队开始寻找金属3D打印能力，以响应海军陆战队的倡议，尽可能将增材制造带入战场。由于粉末床选择性激光熔化系统的成本、尺寸和安全要求被认为不适合在战场上部署和使用，这项研究一开始就受到了阻碍。然而，当海军陆战队遇到加州一家创业公司的创始人卡尔·赫兰卡(Karl Hranka)时，他们找到了自己认为在寻找的答案三维混合解决方案，通过各种金属沉积方法，包括激光熔化粉末喷涂、电弧熔化送丝和高速冷喷涂金属粉末，为金属3D打印提供附加头。在ExMan中，金属丝馈电3D打印头与铣床主轴平行安装Tormach，生产一个系统，可以建立三维特征，然后铣削和钻孔，以精确的公差在一个单一的设置。由于输入材料是实心导线而不是粉末，而且熔化材料使用的是电流而不是激光，因此这种附加性能不需要特殊的人身安全保护。需要采取的安全措施是保护眼睛，并像气体金属电弧焊那样抽烟。Hranka说:“这不是普通的弧焊工艺，通常会有一定程度的孔隙，而是一种低热量的方法，可以在全密度下有效地沉积金属。”

这种通过沉积的3D打印技术，即沿着精确的刀具路径放置金属，而不是使用粉末床，意味着一个完整的3D零件可以在一个平面上制造出来。这也意味着3D功能可以很容易地建立在现有的部件上，现有的部件用作起始工作表面。简而言之，混合制造是一种修复或修改现有部件的资源，也是一种从头开始制造部件的资源。

“修复的机会是巨大的，”Arndt说。对于海军陆战队来说，这可能是最基本的心态改变。“我们现在的想法是，如果有东西坏了，不要扔掉，”他指出。“相反，我们会考虑如何修复它。”最近的实验集中在车辆活塞头的现场修理上。测试添加剂系统的弹性和性能是海军陆战队实验的一部分，但更大的一部分是开发实践，以发现混合AM的机会，使可能被丢弃的部件继续使用更长时间。通过这种方式，ExMan已经为彭德尔顿营的海军陆战队提供了援助，并节省了成本，尽管它还没有部署。

事实上，至少在一个值得注意的案例中，ExMan为现有供应提供了一个有价值的替代方案。阿恩特指的是无人机。这些设备仍然是新的，而且容易经常损坏。到目前为止，还没有所需部件的正式供应链，因为还不清楚哪些备件是关键的，以及它们的订购频率。因此，一些所需零件的交货期超过一年。作为回应，海军陆战队一直通过3D打印制造所需部件来维持无人机的飞行。

同时，阿恩特一直在探索小齿轮的问题。现在有可能在现场解决这样的问题吗?也就是说，有这个问题的悍马是否有可能很快的恢复使用?单靠机械加工很难制造出这种部件，但通过混合AM制造可能很简单。例如，在一根金属管上3D打印齿轮齿怎么样?他所指的“创新思维”简单地包括以下内容:认识到当添加添加剂到加工中时，许多以前令人望而却步的挑战不再是令人望而却步的。

本文最初出现在现代机器店。