應(yīng)用金屬3D打印，所有的零件都值得被重新設(shè)計

隨著越來越多制造廠商認識到金屬增材制造 (AM) 工藝相比于傳統(tǒng)設(shè)計和制造技術(shù)的優(yōu)勢，專業(yè)的金屬增材制造服務(wù)市場迅速發(fā)展起來。

3D Metalforge是一家新興的增材制造企業(yè)，致力于為客戶提供完整的端到端金屬3D打印服務(wù)，實現(xiàn)批量生產(chǎn)復(fù)雜、優(yōu)質(zhì)的工業(yè)用途金屬零件。選擇優(yōu)秀的金屬增材制造系統(tǒng)是其制勝的關(guān)鍵。3D Metalforge對金屬增材制造系統(tǒng)的需求包括必須具備全球支持，適應(yīng)工業(yè)4.0，滿足質(zhì)量、靈活性和可靠性要求等等。

背景

金屬增材制造公司3D Metalforge于2016年底在新加坡成立，是3D Matters的姊妹公司。在東南亞地區(qū)，隨著市場對高精度三維金屬零件制造的需求迅速增長，許多增材制造企業(yè)拔地崛起，3D Metalforge就是其中一員。

市場對金屬3D打印服務(wù)的需求急劇變化，正在從主打短期原型制造和一次成型轉(zhuǎn)變?yōu)榕可a(chǎn)工業(yè)用途零件。

為滿足市場需求，增材制造企業(yè)必需投資購入金屬增材制造系統(tǒng)，打造專營金屬3D打印的生產(chǎn)流程。

3D Metalforge首席執(zhí)行官Matthew Waterhouse先生解釋道：“客戶從不太了解某些零件其實可以使用金屬粉末直接打印，到認識到金屬增材制造工藝相比于傳統(tǒng)制造技術(shù)的優(yōu)勢，乃至金屬增材制造工藝可以實現(xiàn)的零件復(fù)雜性和高質(zhì)量，他們的成長速度堪稱驚人。”

目前，3D Metalforge以其獲得ISO認證的生產(chǎn)設(shè)備服務(wù)來自海洋、石油和天然氣、精密工程和一般制造業(yè)等領(lǐng)域的客戶群，3D打印零件包括葉輪、天線支架、吊鉤和旋轉(zhuǎn)接頭等等。

作為一家高度專業(yè)的增材制造企業(yè)，3D Metalforge為客戶提供完整的端到端金屬增材制造服務(wù)，涵蓋咨詢和診斷、零件設(shè)計或重新設(shè)計、優(yōu)質(zhì)零件打印和后處理工藝（熱處理、鋸切、噴砂、拋光和精加工）。

挑戰(zhàn)

3D Metalforge選購金屬增材制造系統(tǒng)的標準極嚴，以應(yīng)對快速發(fā)展變化的制造行業(yè)。面對眾多的設(shè)備選擇，3D Metalforge必須確保其選擇的機器能夠在當下以及未來提供滿足客戶需求的服務(wù)。3D Metalforge的選擇標準如下：

•        通過打印樣品展示增材制造系統(tǒng)生產(chǎn)各式各樣高品質(zhì)、高精度、高復(fù)雜度零件的能力。
•        增材制造系統(tǒng)制造商必須能夠提供本地技術(shù)支持，包括售前和售后。
•        系統(tǒng)必須成熟可靠，因為系統(tǒng)可靠性對于生產(chǎn)工業(yè)用途零件至關(guān)重要。
•        系統(tǒng)必須操作簡單、易于使用。

增材制造系統(tǒng)制造商還須具備豐富的制造工藝知識，并且清楚了解3D Metalforge的典型運營方式。

3D Metalforge還考慮到了即將來襲的工業(yè)4.0趨勢，要求金屬增材制造系統(tǒng)必須能夠符合“工業(yè)4.0”的核心原則，包括數(shù)據(jù)透明性、連接性和人機界面。

Waterhouse先生說：“我們認為金屬增材制造是工業(yè)4.0不可或缺的一部分，是未來制造業(yè)變革的先鋒軍?！痹谛录悠乱约皝喼奁渌貐^(qū)，具有前瞻性思維的企業(yè)都在全力迎戰(zhàn)工業(yè)4.0潮流，我們的決策也需要體現(xiàn)這一點?！?br />
解決方案
硬件和支持

雷尼紹的緊湊型AM 400增材制造系統(tǒng)正能突破重圍，滿足3D Metalforge的選擇標準。AM 400的加工體積為250 mm x 250 mm x 300 mm，配備激光束直徑僅為70 μm的400 W激光系統(tǒng)，人機界面高度圖形化、可視化。

AM 400秉承雷尼紹的“開放參數(shù)”理念，允許3D Metalforge針對正在加工的金屬粉末和特定打印件的幾何形狀自由優(yōu)化機器參數(shù)設(shè)置。系統(tǒng)具備一流的惰性氣體環(huán)境，安裝SafeChange™濾芯處理系統(tǒng)，可最大限度降低接觸粉末和煙塵的可能性。

Waterhouse先生說道：“我們對雷尼紹的精密測量技術(shù)聞名已久。最重要的是雷尼紹通曉制造工藝，了解材料設(shè)置、機器校準以及我們對新型生產(chǎn)運營方式的要求。”

“AM 400增材制造系統(tǒng)打印的超高品質(zhì)樣品甫一亮相就讓我們十分滿意。我們認為金屬3D打印技術(shù)和傳統(tǒng)加工工藝是相輔相成的，而AM 400讓我們清楚地看到它能如何幫助簡化后處理程序。”

軟件

在打印零件前，3D Metalforge首先使用Solid Works軟件進行初始3D CAD設(shè)計，并在需要時利用Autodesk軟件審查零件可打印性。

然后，再使用雷尼紹QuantAM加工文件處理軟件優(yōu)化支撐結(jié)構(gòu)，擺正零件，并設(shè)置最終打印文件。接著便以AM 400方案完成絕大部分打印工作。

3D Metalforge還使用雷尼紹InfiniAM Central軟件，這是一款專門設(shè)計的增材制造系統(tǒng)遠程過程監(jiān)控軟件。InfiniAM Central允許近乎實時地觀察增材制造現(xiàn)場加工并查看歷史加工數(shù)據(jù)，以高度圖形化方式顯示系統(tǒng)信息，方便進行直觀、深入的分析。

結(jié)果

AM 400自安裝調(diào)試完成后的18個月內(nèi)是3D Metalforge的生產(chǎn)工廠內(nèi)利用率最高的金屬3D打印機。Waterhouse先生評價說，AM 400的運行時間、精度和可靠性都非常好。

他例舉了3D Metalforge如何向一家技術(shù)設(shè)備公司提供完整的端到端金屬3D打印服務(wù)：“這家設(shè)備公司的訴求是優(yōu)化其金屬托盤零件，改善產(chǎn)品本身性能。因為使用傳統(tǒng)制造技術(shù)無法實現(xiàn)預(yù)期設(shè)計目標，所以客戶向我們尋求金屬3D打印解決方案。”

由于零件的原始設(shè)計不適合增材制造，3D Metalforge首先對零件進行了重新設(shè)計。采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以減輕重量，并調(diào)整零件形狀以擺正零件方便打印。他們打印了若干個產(chǎn)品原型，并且裝配到最終產(chǎn)品上進行測試，才最終敲定了零件設(shè)計。

截至目前，3D Metalforge已經(jīng)在AM 400系統(tǒng)上打印了逾百個這類復(fù)雜的金屬零件，質(zhì)控合格率為100%。增材制造設(shè)計不僅減輕了零件重量，而且提高了零件性能。

3D Metalforge預(yù)計增材制造標準和認證領(lǐng)域?qū)⒋笥锌蔀?，而且市場對更高品質(zhì)工業(yè)用途零件的需求將是未來發(fā)展趨勢。隨著越來越多的行業(yè)領(lǐng)域采納增材制造技術(shù)，預(yù)期金屬增材制造專用金屬粉末的種類也將越來越多。

3D Metalforge希望繼續(xù)購入更多增材制造系統(tǒng)，以生產(chǎn)更多尺寸規(guī)格的零件，使用更多種類的金屬粉末。它還計劃在高速增長的亞洲市場開設(shè)更多工廠。目前，3D Metalforge正在美國開拓市場、豐富解決方案，并且認為美國是其特色金屬增材制造服務(wù)品牌最大的市場之一。

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