一次性的不权衡

以下是格雷格·马克对他的初创公司的希望总结:“我们希望提供最便宜的方式来制造某样东西。”

他的公司，标记萨默维尔，马萨诸塞州，生产具有鲜明的功能的桌面3D打印机，从其他的3D打印机其分离，甚至从工业添加剂生产设备。更多关于有点这种能力。

他所表达的希望对机械车间和离散部件制造商来说意义重大，因为这些制造商都经常面临制造一次性部件的挑战。原型机就是一个例子，但即使是很少制造原型机的制造商也面临着挑战，因为零件制造商需要工具。定制的加工夹具，如软爪和夹具组件，可能是机加工车间最常制造的一次性零件类型。因为它们需要安装时间和人力，这些一次性的部件是昂贵的。

3D打印似乎可以解决这一挑战。使用3D打印，没有夹具或切割工具设置，没有数控编程，如果正确的材料已经在机器中，那么几乎没有准备时间。这就是为什么各种类型的3D打印机被成功地应用于制造工具和其他一次性物品。

但也存在一些问题。一般来说，较低的成本的三维打印机，桌面各种不很适合于在制造可靠匹配的CAD模型的有用对象的严格意义上的“制造”。首先，这些打印机使零件出来的塑料，虽然在某些情况下，输出的是结实耐用的塑料，其性能和零件的属性所做的这种方式仍然没有达到什么金属可以提供。此外，这些塑料部件的变形，因为它们形成和冷却的是不重要如果部件是一个设计原型或简单对象常常导致从模型是精确的应用过大的尺寸的差异的影响。

在从这些台式机相反的极端情况是添加剂制造机器制造致密的金属部件。这些机器可以产生持久的功能部件，可容纳工程公差，但由于它们的价格，这个选项往往没有资格作为一个廉价的选择，用于制作一次性一部分。

所述MarkForged马克一体机的显着能力是这样的：它规定了三维印刷的塑料部件内的纤维增强材料。缠绕碳纤维或凯夫拉尔是机器的机构的一部分。软件接口给出了模型内的位置和纤维增强的结构的建议，并且还允许用户通过手动指示，其中所述加强应放置和多少应该被用来覆盖此建议。

马克先生是公司的总裁，也是谁领导这个机器发展的发明者。纤维强化提供了两方面的好处，他说。首先是精度。机器本身精确，印刷形式在平坦的金属板的构建。然后光纤的刚度通过支持针对其自身的倾向扭曲部分保留了这一平坦度。“在纤维与塑料，纤维胜利，”他说。

纤维的第二个好处是强度。拥有碳或凯夫拉尔(Kevlar)等最佳水平的塑料部件可以达到铝的强度与重量比。在我访问MarkForged的那天，该公司的一名员工碰巧正在用3D打印机制作山地车的踏板曲柄。这是一个部分，通常不会信任塑料，但纤维增强给这个塑料部分的力量，它需要处理(原谅双关语)周期性负荷。

在MarkForged打印机的价格，大约$ 5,500名，是高相比其他桌面打印机。马克先生说，这是因为预期的应用。打印机的部件和运动与期望的机器会使功能部件被改造。精度由熔化的塑料珠的不精确性限制在约±0.005英寸，而且精度不由机器定位误差或部件的畸变的不确定性，这两者都是更窄地控制限制。总之，这台打印机是不是设计的原型，而是对功能原型或短期生产零件。

或工具。许多MarkForged自己的波士顿地区总部是机加工车间在该公司的打印机的部件生产。在这家店铺，员工们发现情况并非只在3D打印是用于制作工装便宜的选择，也是在3D打印工具实际上做的工作比铝更好的工具。

同时，打印机尝鲜的一个演示3D打印模具的前景如何也是情理之中的超越加工。

模具塑料生产

当马克One打印机于去年推出，最初的生产运行通过前期订单资助。其中一个预购客户的是EVCO塑料的砍伐山林，威斯康星州。这种定制注塑商一直在使用3D打印已有多年，但使用它主要是为设计原型意，只是为了验证零件的外观。功能对象打印使用3D仅限于非要求的应用如坐标测量机的固定装置。由于接收的标志之一，然而，威斯康星州的模塑商已经使用这台机器几乎完全是为功能部件，包括定制量具和结束的手臂工具，通常已建成通过加工制成的部件的出项。

Evco的设计经理马克·麦克唐纳参与了公司购买打印机的决定。他承认，由传统金属部件制成的模具运行良好，以至于人们认为不需要像Mark One这样的打印机。然而，探索新制造技术可能性的愿望是公司文化的一部分，也是公司领导人个人利益的一部分。麦克唐纳先生说:“当我看到一则新闻，宣布一款具有光纤放置功能的打印机时，我把它拿给公司总裁看，他很快同意我们应该试一试。”价格很低，很容易有机会看看打印机能做什么。结果，该公司获得了一个全新的选择制造工具。

并不是每一个作业构件需要纤维增强，McDonald先生说。单独的塑料通常足够坚固，即使生产工装。但是，许多组件确实需要加强。

手持计就是一个例子。这些计历来由金属制成，这部分是因为高效的生产的粗暴动作不可避免地意味着，计的处理大致和有时下降。3D printing with fiber reinforcement makes it possible to create a durable gage in one step, without assembling various parts, because 3D printing generates the gage’s handle, structure and contoured form (matching some curved surface of a molded part) all in one piece in a single build. The printed gage’s design is often better, in fact, because features such as air lines can be grown into the part instead of being snaked in through assembly. The printed gage is also often better because of its weight—perhaps the most promising improvement of all. Though gages printed on the Mark One have the same strength-to-weight ratio as aluminum, they are lighter than aluminum gages because fasteners and extra stock for assembly can be eliminated. Thus, when one of these new gages is dropped, there is less risk of the gage’s user being injured.

麦克唐纳说，这种打印机确实有局限性。他指出，所谓的3D打印实际上是2-½D打印，因为零件是通过堆叠平面层来制造的。并不是所有的形状都能以这种方式成形，尤其是Mark One，它缺乏可溶解的支撑结构的能力，在生长不完全的情况下，可以用来支撑笨拙的形状。然而，他说，这种限制并不经常妨碍他。更经常阻止他的限制仅仅是机器的小尺寸。尺寸为12 × 6.25 × 6.25英寸的构建盒使得打印机对于Evco的大型注塑机所需要的机械臂末端工具来说太小了。如果这台机器的外壳更大，那么Evco工厂里将会有更多的机器人使用3d打印工具。

原型无极

大多数3D打印机器的历史始于原型设计，但马克先生表示，他自己的打印机实际上是从制造功能性部件的需求开始的。他在之前的工作中曾致力于开发的一种产品是军用电子设备。该设备的外壳不能是金属的，但它必须足够坚固，以供战场使用，而且只需要少量这样的外壳。马克意识到，找到一种制造定制的纤维增强结构的方法，将为这种需求提供答案。

实现这个想法的纯粹机制方面很简单。将纤维放入塑料中并不困难。他说，真正的挑战是如何控制零件模型内部的位置。这就是为什么打印机的无名英雄是一种软件，它可以让用户指定光纤在给定形式中的位置。软件工程在打印机的开发中占了相当大的份额。

这是发展过程中，该公司的工作人员发现了机器的实用性制作工具。事实上，发现来了很晚。因为必要的，但笨拙最后一分钟的设计变更，配套的打印机的构建板件支架的50件是已经阳极氧化处理，必须重新加工。公司现有员工最初使用铝软爪持有零件的加工，但他们停止在金属刮下巴部分毁了这将是一个可见表面的外观。相反，他们的3D打印的下巴，创造工具，不仅举行的一部分，但也保护了它。教训：印花模具是用于保持工作良好，但它是保持特别好雷前者。

像这样的其他应用程序将被发现，马克先生说。它是3D打印调高新用途性质的一部分，因为3D打印，使在其他方面不切实际，以至于他们不会此前被认为部分。“在什么部位，使80-20分析，我们是20，”他说。3D打印的真正承诺不只是以前是不可想象的部分成为能想到的，但他们变得容易实现。

这使我们回到了原型。给定一个3D打印机，它能够产生精确耐用部分，他说，原型使用3D打印的可远远超出设计远远超越了外观和感觉的原型延伸到功能部件。而在成本最低的生产原型的3D打印机可能不会持久足以成为功能性和原型机床上，这样或许是过于昂贵，让这个原型，以持续很长时间，这里是一个原型的选项，可能提供没有缺点。

这种选择的可用性意味着设计在进入生产之前可以在CAD中保留更长的时间。工程师可以通过一次又一次的迭代来改进零件设计。他们可以在一个又一个的功能原型中不断尝试设计更改，并且可能完全避免在MarkForged最初运行50个支架时所必需的返工。