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擁有超10年經驗的增材制造專家,如何看待金屬3D打印技術?

擁有超10年經驗的增材制造專家,如何看待金屬3D打印技術?


眾所周知, 3D打印技術(增材制造)正處于蓬勃發展階段。盡管各3D打印設備廠家非常專業地突出自己的優勢,但真正將該技術應用于實際制造中的公司還是非常少。正在實踐的企業將很快發現,他們還需要將這個完全不同的工藝集成到現有的生產流程中去,這是極其困難的!于是難題來了,該項目需要一種全新思維、一個全新流程和全新的機器設備。


作為一家全球領先的整體解決方案供應商,GF加工方案就是一家敢于正視此問題的公司。

幾年前,GF加工方案一方面感受到自己的市場領域正在遭受3D打印的影響,另一方面也發現自己的加工解決方案也會被3D打印行業廣泛使用。因此,GF加工方案決定為3D打印行業提供綜合性解決方案。從合作伙伴、設備和解決方案等角度來看,可以說GF加工方案是目前能認真對待3D打印為數不多的幾家大型工業機床公司之一。


GF加工方案增材制造專家Mr. Guy J. Ofek 一直致力于為亞洲的企業提供優化的制造解決方案,其中他有將近11年的時間專注于3D打印服務,是該領域里具有豐富經驗的專家。接下來,就讓Guy帶您深入了解增材制造的最新發展!

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貴公司為何涉足增材制造領域?

GF加工方案相信增材制造在未來的制造業中將發揮重要作用??紤]到我們在傳統減材制造和自動化方面的專業特長,能夠幫助我們縮小原型樣機和實際制造之間的差距,特別是在出現了金屬增材制造技術后,未來制造的趨勢將是混合型加工。

混合型生產包括增材制造技術,以及相關的后續流程如銑削、電火花加工、線切割加工、激光紋理加工等完成零件成品所需的全部工藝流程,集成這些技術協同工作,組建“未來工廠”。

增材制造與其它制造技術關系密切嗎?

是的,關系密切。尤其是在進行金屬增材制造時,用戶一直有將金屬零件與金屬構建基板進行分離的需求,這項操作通常由帶鋸或線切割機床來完成。因此,作為GF加工方案“集成和優化金屬增材工作流程”工作任務的一部分,我們在今年9月EMO展會上推出一款金屬增材加工專用線切割機床。該款設備將允許制造商以水平方式從構建板中分離零件。這一新款電火花線切割設備將采用GF加工方案的快速線切割技術,配有內置式3R系統夾具解決方案。

此外,一般來說,金屬3D打印機加工出的零件,其表面質量是不足以滿足工模具制造商、航空發動機OEM廠家所要求的粗糙度Ra要求。因此,使用金屬增材技術進行最終零件生產的眾多用戶還需要選擇銑削加工或者電火花加工設備來改善表面粗糙度以滿足要求。

貴公司在精密制造方面的豐富經驗對涉足增材制造行業有什么幫助?

增材制造業一直是處于一種“島狀生存”狀態,這不是什么秘密。也就是說,三十多年來,它的主要應用一直就是圍繞產品開發打轉。換句話說,它就是用在那些旨在做適配性、成型和功能測試的原型加工上。說它“島狀生存“狀態,是因為增材制造業在過去的8-10年里一直在推動制造和生產環境中的技術更替,這就是那塊“新大陸”。在這樣的環境中,游戲規則是不同的。舉例來說,在產品開發領域,設備必須要有絕對的靈活性,以便用于設計和測試一種特定產品盡可能多的變體,來確定最終哪個產品在實際工作中表現最佳。

而在生產環境中,思維模式差不多反過來了:在某種意義上是不允許任何靈活性的,且有嚴格的公差要求。不過它們的目標始終是相同的,即為一個特定產品創建盡可能多的版本,同時確保所有產品的一致性并達盡可能最高的質量。

此外,如生產力、強健耐用性、成本效率、冗余能力、平均訪問間隔時間(MTBV)、響應時間等諸多因素,在我們討論生產問題時都是極其重要的,而在產品開發領域中,他們的重要性要小得多。

考慮到 GF 加工方案旗下的Mikron MILL銑削設備在高速銑削加工領域以及AgieCharmilles設備在EDM加工領域的領先地位,我們認為自己有能力更好地理解用戶在生產環境中使用增材制造工藝時的獨特需求及所面臨的挑戰。

貴公司與 EOS 和 3D Systems有過合作嗎?

是的, 考慮到我們在工模具行業已有的密切客戶關系,過去我們曾與EOS公司合作,推出了工模具制造業的金屬打印專用設備(AM S 290 Tooling)。

2018年下半年,我們宣布與3D Systems公司開展戰略合作,共同開發、整合基于3D打印的制造解決方案。雙方合作的第一款產品DMP Factory 500金屬增材制造解決方案已于2018年9月在美國IMTS展會期間推出?,F在,也就是雙方合作協議簽署一年后,我們對迄今為止所取得的進展是非常滿意的,我們感到還可以做很多事情來將我們的共同愿景整合、優化金屬增材制造工作流程,帶給那些希望金屬增材制造集成到其生產環境中的客戶。


貴公司正在開發采用配3D Systems的“集成制造解決方案”,這意味著什么?

兩家公司的目標是共同開發解決方案以縮短當前單個金屬增材制造設備與集合了工業4.0全部元素的“未來工廠”之間的差距。換句話說,為了能夠實現多年來我們推動增材制造發展至今的共同愿景,看到增材制造解決方案在車間真正實現端到端的集成,我們認為,實現無縫和高效的工作流程的關鍵就是要對現有的軟硬件環境做出調整。

譬如,當下的增材制造設備及其所需的后處理工序屬于勞動密集型的加工,幾乎整個工藝流程都是人工的。即使增材制造不會用于大批量生產,大家還是會贊同:為了改善工作流程,提高操作者的安全系數,共同打造出一個頗具成本效益的作業流程,引入某種程度的自動化是很有必要的。為實現這樣的目的,我們采取的第一步是將3R Delphin夾具系統集成到DMP Factory 500設備上,從而讓操作者可無縫銜接地將搭建基板置于夾具上從金屬增材制造設備移至后工序的線切割EDM設備或者銑床上。這不僅節省了零件從搭建基板分離后所需的再裝夾時間也節省了專用夾具的制作時間。


3D打印是否會對鑄造構成威脅?
 
把原材料轉變成一個盡可能接近所需產品形狀的東西,傳統上只有兩種方法:鍛造或鑄造,并且每種方法都有自己的優缺點。而增材制造是我們現有的第三種方法,它開創了新的可能性,因此,令人振奮不已。然而,增材制造也有其自身的局限性,正因如此,它跟鑄造之間很可能會存在很好的互補性。

GF加工方案瑞士增材制造銷售部(AMotion中心)主管Marco Salvisberg先生最近指出,一方面,3D打印肯定會對一些鑄造應用方面的投資造成威脅,因為由鑄造投資來生產的零件如今正在由3D打印完成,可是從另一方面看,目前人們對于它的未來發展規模只能展望,具體要取決于各細分市場情況。從長遠看,在航空和IGT(工業燃氣輪機)行業中,預計目前鑄件產品組合中的10%-40%將在AMotion中心打印完成。

正如 Marco 所補充的,3D 打印對于鑄造廠來說也是一個很好的發展契機:蠟模、陶瓷芯和聚苯乙烯打印件可大大縮短開發時間并能降低模具成本。此外,3D 金屬打印也可成為鑄造廠擴展其產品組合的一個好途徑。3D打印本身在很長的生產流程組合中只占一小塊,整個流程還包括精加工、表面處理、熱處理、無損檢測等,而這些對多數鑄造廠而言,都有現成的。

3D打印是否需要更多的自動化處理?

跟任何其他工藝或技術一樣,3D打印當然也需要自動化來增加產能、提升工作流效率。自動化有兩種基本形式:內部的和外部的。我們預計,隨著時間推移,兩種形式都會出現在增材制造上。內部自動化的一個簡單實例:在CNC數控設備上安裝自動刀具交換器(ATC);外部自動化的一個例子:將一個固定式或者安裝在滑動基座上的機械臂集成入生產單元中,將其變成一個柔性制造系統(FMS)。

如前所述,將夾具系統集成到一臺增材制造設備中只是增材制造流程工業化生產的第一步。人們還需要把打印好的金屬零件從金屬搭建基板上分離出來,這跟其他后處理工序一樣,目的都是為了把基板上的零件變成最終成品。

在3D打印行業您希望怎樣跟客戶合作?

理想情況,我們希望自己能跟那些已有現成金屬增材制造經驗的公司和機構來合作,因為這些公司不僅明白技術供應的好處,而且他們也更能理解從打樣設計、研發到實際生產落地的轉化中所面臨的挑戰性和復雜性。

對于這樣的用戶,我們相信我們能為他們提供價值最大化的金屬增材制造設備,若考慮設備的強健耐用性,我們就有一款DMP Factory 350,此外該設備還內置自動化功能,其作用體現:實現粉末利用率最大化,并為操作者提供一個更安全的工作環境。

最終統計下來,我們發現增材制造流程本身在全部生產工藝流程中只占30%,因此我們會對增材制造的下游工序給予特別關注。

設備、解決方案、零件這些業務中,貴公司更傾向于做哪些?

我們公司的名字就詮釋了我們的業務,正如名字所示,我們要提供的是所有解決方案,而不是單純的設備或者技術銷售。我們與眾不同之處,就在于我們有獨特實力為客戶在金屬增材制造設備基礎上提供廣泛的技術解決方案,并有能力將我們的System 3R自動化產品線集成到金屬增材制造工藝流程中,從而打造出一個流程優化的金屬增材制造生產環境。
 
對于正在尋求零件生產、應用程序開發和其他服務的客戶,通常我們會建議他們與我們的AMotion 中心進行合作,該中心主要面向咨詢客戶,同時還會提供很多其他服務。它的業務范圍從應用、粉末和參數開發,一直到增材制造設計、原型設計、橋接和使用多種增材制造技術(DMLS、EBM、DED)進行系列產品生產,最重要的是,它們已通過航空航天公司的NADCAP認證。

您能談談亞洲地區的增材制造市場情況么?

如您所知,亞洲市場目前參差不齊,因此,當一個人從北走到南或者從東挪到西時,他會看到同一種事物呈現出不同的景象。當增材制造在亞洲問世時,我們看到它在中國、日本有很好且穩定的應用,譬如航空,能源,醫療,工具行業這些細分市場領域,正在越來越多地利用金屬增材制造技術來打造更輕的零件、實現更多的功能設計、加快他們的交貨周期。而在韓國、臺灣、新加坡和印度等地,我們看到的卻是吸引人的商機:那些具有創新精神的用戶要么希望使用上金屬增材制造技術,要么讓自己研發部門一直進行技術探索,并在過去多年經驗積累基礎上打造出可行的應用,之后他們干脆升級,涉入這些相關應用的生產。
 
對于打算使用3D打印進行制造生產的公司,您有什么建議?

增材制造是圍繞客戶定制進行的,設計不同的產品需要不同的方法,生產產品采用的是跟我們以往習慣完全不同的方式,這讓我相信(這行業根本)不存在任何“通用策略”。話雖如此,但我認為,優勝者之所以能從普眾中脫穎而出,就在于其有創新精神、有“我要去做”的態度,再加上有期望學習、發展的一個內驅力。當然,也可能會遭遇失敗。

增材制造是一個大家都正在進行學習和探索的行業,在這樣的環境里,是不會有“即插即用”現成的解決方案。因此,要想使用3D打印進行制造生產,首先要能接受失敗和摒棄之前固有的想法。因為若不這樣做,就可能影響到公司的未來存活,而且更主要是將增材制造融入生產流程鏈的回報可能極其巨大。

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