3D打印進(jìn)入到生產(chǎn)領(lǐng)域,必須要符合制造對產(chǎn)品質(zhì)量一致性的嚴(yán)格眼球,這取決于四個(gè)支柱:可追溯性、可重復(fù)性、準(zhǔn)確性和驗(yàn)證性。
關(guān)于可追溯性,零件上需要具有序列號(hào)可使制造商追溯零件的制造時(shí)間,裝入零件的批次,并可以檢查零件以及加工過程中涉及的參數(shù)。
關(guān)于可重復(fù)性,同樣重要的是要有一個(gè)可重復(fù)的系統(tǒng),如果不使用可重復(fù)的系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建,那么就不確定在構(gòu)建過程中所做的更改是什么,這意味著這個(gè)層面的3D打印僅僅在構(gòu)建模型,而不是在生產(chǎn)零件。
在這方面,根據(jù)3D科學(xué)谷的市場觀察,國際上,面向生產(chǎn)的需求,Velo3D開發(fā)了新的智能熔化粉末床金屬增材制造系統(tǒng)。該系統(tǒng)從的設(shè)計(jì)目的是為了用于生產(chǎn)工作,從零件加工過程模擬開始,到生成加工策略,然后,通過各種過程控制,以確保在多個(gè)零件加工中保持質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。確保提供機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)正常,零件完整性和構(gòu)建過程的可追溯性,Velo3D開發(fā)的Assure質(zhì)量控制系統(tǒng)面臨生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)τ谛?、質(zhì)量一致性以及加工穩(wěn)定性的需求,確保提供批量生產(chǎn)所需的零件質(zhì)量。它可以檢測過程異常,對其進(jìn)行標(biāo)記,并顯示所需的糾正措施,從而避免重復(fù)出現(xiàn)錯(cuò)誤。
國內(nèi),安世亞太新一代3D打印金屬機(jī)DLM-280基于SLM技術(shù)(選區(qū)激光熔化技術(shù))利用數(shù)字孿生和模擬仿真建立虛擬(數(shù)字化)打印系統(tǒng),可模擬DLM-280真實(shí)樣件生產(chǎn)過程,提前預(yù)判可能出現(xiàn)的問題,并對其進(jìn)行優(yōu)化。
關(guān)于準(zhǔn)確性,意味著需要完整的工藝鏈(包括后處理工藝)以滿足嚴(yán)格的公差。在更高的速度和更復(fù)雜的零件上,需要更好的過程控制來始終如一地生產(chǎn)高質(zhì)量的零件,同時(shí)減少后處理或返工。
關(guān)于可驗(yàn)證性,使用增材制造進(jìn)行生產(chǎn)的制造商必須能夠驗(yàn)證構(gòu)建參數(shù)。在這方面,根據(jù)3D科學(xué)谷的市場觀察,國際上,F(xiàn)raunhofer IPT的“高性能加工”部門的“ IDEA-數(shù)字工程和增材制造的工業(yè)化”項(xiàng)目為了解決用于增材制造的部件的制造過程仍然非常耗時(shí)且昂貴的痛點(diǎn),針對當(dāng)前各個(gè)加工過程步驟在很大程度上彼此隔離并且涉及大量的人工干預(yù)。因此,將增材制造中的工藝步驟聯(lián)系起來,具有節(jié)省時(shí)間和降低制造成本的巨大潛力。Fraunhofer IPT的“高性能加工”部門通過整個(gè)生產(chǎn)線的數(shù)字孿生體技術(shù),通過過程仿真,目的將制造過程的產(chǎn)品成本以及開發(fā)和生產(chǎn)時(shí)間將減少約50%。.重要的是,通過有效地耦合硬件和軟件激發(fā)過程巨大的潛力。
Fraunhofer IPT的努力是必要的,如果將產(chǎn)品投入汽車,航空航天,軍事,矯正術(shù),假肢的制造中時(shí),用戶必須能夠驗(yàn)證自己的工作。如果不能的話,那就是在制作模型。
類似于Fraunhofer IPT的IDEA項(xiàng)目的努力不僅僅帶來了可驗(yàn)證的制造過程,還提高了不同工藝之間的銜接與自動(dòng)化能力,如果不考慮后續(xù)加工,3D打印完成的零件通常仍然經(jīng)常無法交付給客戶。由于效率低下,高度手動(dòng)的后處理管理,因此容易產(chǎn)生在后處理步驟中堆積大量零件的現(xiàn)象,即使完成了后處理加工,通常會(huì)發(fā)生在質(zhì)量檢驗(yàn)站中等待檢查的滯留,然后再獲得批準(zhǔn)并運(yùn)送給客戶。
大幅面3D打印持續(xù)成熟
大幅面3D打印作為制造大型零件的經(jīng)濟(jì)高效且靈活的解決方案而備受關(guān)注,國際上,BigRep是一家致力于開發(fā)大幅面塑料3D打印機(jī)的公司。大幅面3D打印使得3D打印適合制造的零件范圍極大的擴(kuò)寬了,通過提供本地生產(chǎn)能力解決按需制造的挑戰(zhàn)。這意味著可以按需制造零件,并且交貨時(shí)間可以從幾周縮短到幾天。
大幅面3D打印的顯著進(jìn)步,不僅僅體現(xiàn)在BigRep這樣的公司上。在鑄造領(lǐng)域體現(xiàn)得尤為明顯,根據(jù)3D科學(xué)谷的市場觀察,工業(yè)領(lǐng)域的高速大幅面3D打印設(shè)備與服務(wù)供應(yīng)商voxeljet-維捷是面向工業(yè)制造的代表性企業(yè),在voxeljet的高效大幅面3D打印系統(tǒng)的幫助下,用戶可以提高從設(shè)計(jì)到制造的速度,為工業(yè)生產(chǎn)提供設(shè)計(jì)、3D打印、鑄造、熱處理、加工和檢測等各個(gè)階段的制造服務(wù)。
另一個(gè)典型的案例是美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室(ORNL)的大幅面3D打印技術(shù),在這方面ORNL曾與美國設(shè)備制造協(xié)會(huì)、國家流體協(xié)會(huì)等機(jī)構(gòu)共同開發(fā)了全球首臺(tái)3D打印挖掘機(jī)。挖掘機(jī)動(dòng)臂長約2.1米,重量約為181千克,是由ORNL新開發(fā)的大型金屬零件3D打印設(shè)備制造的,打印材料為低成本的金屬,動(dòng)臂在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)為液壓零件預(yù)留好內(nèi)置的通道。