推进3D打印产业化应先破除意识惯性

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近日,德马吉森精机Sauer工厂的董事总经理Patrick Diederich表示,增材制造与传统的加工技术相辅相成,不是用来替代传统加工技术的。目前在推广增材制造方面最主要的障碍就是意识惯性。一旦公司开始理解如何根据金属3D打印机器的能力来设计零部件,其潜力将是巨大的。

先前,德马吉森精机-DMG MORI宣布已经收购了德国金属3D打印公司Realizer 50.1%的股份,正式进入SLM金属3D打印领域。通过此次收购,德马吉森精机-DMG MORI将保留Realizer在Borchen的生产组装中心,并在DMG MORI位于德国 Bielefeld的生产工厂开设粉末床激光熔化技术设备的生产线。

粉末床激光熔化技术补充了德马吉森精机现有的增材制造产品线,之前,德马吉森精机Sauer工厂的Lasertec 65 3D混合增材制造设备就是用于激光沉积焊接和铣削的。相当于是融合了DED直接能量沉积技术与铣削技术于一台机床中。

根据德马吉森精机Sauer工厂的董事总经理Patrick Diederich“机床作为长期投资的固定资产,投资回报率是考量购买决策的重要因素。以有竞争力的价格生产零件,这意味着机器必须是完全可靠的,并且可以达到部分或全部自动化,尽可能少的人为干预。”

Diederich认为增材制造与传统的加工技术相辅相成,不是用来替代传统加工技术的。事实上,他认为加工制造过程中不同加工工艺的整合以及与传统的机床(如铣削或车削中心)的互动,对增材制造的成功至关重要。像德马吉森精机这样的机床厂商根据机床的能力制造和设计零件,可以说将机床的能力推向极限,从而以最高的效率生产最好的零件。与此同时,增材制造另辟蹊径开创了使用传统机床无法制造的零件创新。”

增材制造技术的潜力巨大,Diederich比较了15年前我们看到的五轴同步铣削技术“我们当时都被五轴机床迷住了,”他介绍说 “当时只是意识到通过五轴机床,我们能够生产出新的和复杂的高品质零件。然而,没有人知道这项技术将如何深刻地改变制造业。我们曾经问自己五轴加工是有趣的,但是我们可以用来做什么?当时并没有清晰的认识。但是很快,设计师和工程师开始明白五轴带来了质量提高,成本降低,生产所需要的机器减少等。因此,公司开始围绕五轴机器设计产品。现在,增材制造也是如此。一旦公司开始理解如何根据金属3D打印机器的能力来设计零部件,其潜力将是巨大的。”

然而,目前在推广增材制造方面存在一些障碍。 Diederich认为,主要的障碍就是意识惯性。了解增材制造提供的可能性,关于材料和设计如何结合起来。设计用于增材制造的零件与传统的思路相差很大,传统机加工从固体钛块加工零件,产生大量的断屑,带来材料的浪费。此外,全球范围内已经建立了一个依赖于传统加工技术的知识库,包括制造规范方面,产品基本上与特定的材料建立了关联。这些材料可能不适用于增材制造。因此,企业必须改变关于现有的材料范围的意识惯性,尝试新的制造技术时不需要指定特定材料,而是指定特定的特性。

思维意识和机器本身的发展不仅有助于在当今制造环境中成功实施增材制造技术走向产业化。据Diederich介绍,还有另外两个重要因素决定了增材制造技术未来的成功:驱动和过程控制软件。

“借助西门子NX,我们有一个强大的编程合作伙伴,”Diederich解释说,“对我们来说,增材制造是另一个制造步骤,而不是一个单独的解决方案。任何进入增材制造设备的零件都将基于CAD建模数据。同样,当零件在增材制造设备上完成时,作业不会完成。后处理几乎总是必需的,因此在增材制造过程之后,零件需要进行机加工。所以贯穿整个制造过程的数据平台是至关重要的。”

此外,过程控制至关重要,Diederich说,“质量的一致性十分关键。因此,加工过程必须不断监测和控制。如果在航空航天工业中使用增材制造技术,这一点尤其重要。”

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