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早期版本的添加剂制造的发动机缸与支持结构仍然可见

通过额外制造这种发动机气缸,Cobra Aero能够解决冷却问题。然而,这个早期版本的解决方案引入了另一个问题:S需要通过传统制造方法移除支撑结构。答案是创建零件的晶格冷却版本(见下文)。如下文所述,追求这种设计迭代的机会,将零件从基于铸造和机械加工的设计过渡到基于添加剂的设计,是解决金属添加剂能力在今天进行机械加工的设施中是否有意义这一问题的一个重要因素。

复杂的机械零件在眼镜蛇

公司生产的机加工零件的一个例子。像这样的零件(用于摩托车业务)是在三轴垂直加工中心生产的。

眼镜蛇航空跳过一步了吗?

这家密歇根州希尔斯代尔市的无人机小型发动机制造商通常使用三轴加工中心的多个设置来制造复杂零件,如下图中的零件。为了更有效地制造这些零件,该公司将成为五轴加工的候选公司。眼镜蛇已经考虑过了,但还没有采取行动。然而,该公司确实采取了一种更昂贵的方法来制造复杂的金属零件:一种选择性激光熔化系统。也就是说,一台金属添加剂制造机,在本例中来自Renishaw。

为什么这是正确的举动?机器车间何时应投资金属添加剂制造(AM)作为生产能力?

决定这一点的不一定是商店服务的行业部门,也不一定是商店的规模。Cobra只有35名员工,他们中的大多数实际上在一家更为成熟的制造青年摩托车的姊妹公司工作。在这种情况下,公司的类型是密切相关的。这里的机器车间不是工作车间或合同车间,而是生产公司产品的专属车间。Cobra Aero很小,但它是一个小型OEM。

通过铸造制造的无人机气缸

这是原始版本的圆筒,之前的增材制造。铸造限制了这部分的冷却,因为它限制了鳍的长宽比和鳍的数量。

总裁肖恩·希尔伯特(Sean Hilbert)描述了添加剂为公司所采取的路径。他说,机械加工的金属部件(其中一些是铸件)在一定程度上服务于无人机引擎。但由于汽缸的冷却作用,该公司在单缸发动机的功率方面达到了铸件的极限。冷却翅片需要一定的最小厚度和最小间距的部分要铸造。添加剂允许更多的发动机功率,因为它允许通过更薄的冷却鳍片更好的冷却,并通过更小的间隔更多的冷却鳍片。

但更重要的是,使用添加剂生产使该公司克服了铸件的交货周期,而无需铸造工具。事实上,没有任何铸造厂。

气缸设计通过增材制造实现

最终通过添加制造实现的气缸设计看起来与原始铸件非常不同。集成以前是一个单独组件的整流罩,创建了一个体积,能够包含现在提供冷却的晶格形式。无需支撑即可打印此零件,无需拆除支撑结构。

更重要的是,添加剂允许不断改进设计。最终,Cobra Aero采用了圆柱体设计,通过整合已组装部件和消除后处理步骤,简化了制造过程。这种设计完全没有鳍片,而是用3d打印的晶格结构来冷却。其他发动机部件也进行了重新设计——使用AM发动机变得更轻。

设计工作的持续性是需要注意的重要一点。添加剂的价值不是,也不可能仅仅来自一次调整。添加剂在这里实现了它的承诺,因为它是在产品不断变化的环境中使用的。

这一背景并不能描述所有的机械工厂。加工是用于加工的零件最有效的生产资源,而添加剂则是一种生产资源和产品开发资源。没有同时做这两件事的公司(没有同时参与发明和生产产品的公司)只会实现AM一半的价值。整车厂和与整车厂合作最密切的供应商是两者兼而有之的公司。

还有更多。Cobra还发现AM的用途是作为传统制造的辅助,为要加工的部件创建原型和注塑模具。希尔伯特先生说,在计划对这一能力进行投资时,“我们知道,我们必须以我们尚未确定的方式使用这台机器,否则就不会有回报。”能够控制产品的许多不同方面——发明、设计、工程、生产——的制造商最有可能成为AM的候选人,也最有可能实现添加剂所能提供的一系列好处。

Cobra Aero讨论了为附加制造重新设计的零件

Cobra Aero的肖恩·希尔伯特(Sean Hilbert)与我讨论了为添加剂重新设计的另一部分。由于该公司拥有可供选择的添加剂和传统金属加工能力,设计选项已经扩大。

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