10米巨型攪拌摩擦焊金屬3D打印機，將為美國陸軍生產武器裝備

2022年7月29日，南極熊獲悉，英格索蘭（Ingersoll）集團新研發(fā)的巨型攪拌摩擦焊金屬3D打印機，在北美伊利諾伊州羅克福德工廠正常亮相。通過本次活動，他們希望促進美國制造業(yè)的發(fā)展、促進經濟增長的公私合作伙伴關系、創(chuàng)造就業(yè)機會、提高技能以及培養(yǎng)下一代制造業(yè)領導力。

△MasterPrint Metal，這臺36英尺（約11米）長的金屬3D打印機器，使用攪拌摩擦焊接金屬3D打印技術，是美國陸軍為戰(zhàn)車生產整體車體項目的一部分

英格索蘭機床公司，主要生產用于金屬切割，3D打印和自動纖維鋪設的大型機床，也是全球最大型的精密機床、和機加工零件制造商。最近，他們在新擴建的生產裝配和測試中心舉行了盛大的開幕儀式，展出了最新的設備MasterPrint Metal，目前，它被認為是世界上最大的金屬3D打印機和銑削設備。

△智利拉斯坎帕納斯天文臺的巨型麥哲倫望遠鏡(GMTO)概念圖

在揭幕致詞中，首席執(zhí)行官Jeffrey Ahrstrom說：“很高興我們的新制造中心能順利開幕，擴建后的中心建筑面積將達到4萬平方英尺。展示了迄今為止我們最大、最強大的機床MES4，將進一步提升我們的承包能力�！� 他繼續(xù)說道，“此外，我們增加了多種類測試和測量設備，以確保精準符合客戶既定的設計標準，例如為美國海軍和巨型麥哲倫望遠鏡(GMTO)制造大型部件等�！�

△英格索蘭在伊利諾伊州羅克福德，新擴建了制造、組裝和測試中心

MasterPrint Metal，是為美國陸軍制造的兩臺增材制造機器中較大的一臺。該機器的3D打印和銑削的工作范圍最大為36 x 23 x 13英尺（約10X7X4米）。它使用的摩擦攪拌焊接金屬沉積系統(tǒng)，是由Meld Manufacturing公司開發(fā)的。

在開幕上，該公司還對外展示了其它大型設備，如MasterMill MES4銑床，它將為美國海軍生產復雜、精密的零件。這臺機器的工作量為25 x 11 x 6.2米，是迄今為止制造的最大、生產力最高的五軸MasterMill機床。

△英格索蘭位于羅克福德的新工廠開幕，未來將為美國海軍提供復雜結構件定制需求

康茂勝機床部門首席執(zhí)行官Chip Storie對新中心的前景感到興奮：“我們將幫助推動美國制造業(yè)的發(fā)展，建立創(chuàng)新的公私合作伙伴關系，并加強我們的經濟。對于當?shù)厣鐓^(qū)來說，這意味著創(chuàng)造就業(yè)機會、提升技能并培養(yǎng)下一代制造業(yè)領導力�！�

康茂勝集團總裁兼首席執(zhí)行官Lodovico Camozzi補充說：“今天來到這里，我感到非常自豪。當我們在2003年收購英索蘭時，我們已經意識到這家公司的價值，以及歷史上對制造業(yè)的貢獻。通過整合我們的全球資源，我們已經取得了一些偉大的成就。同時，將迎來更多的重大技術挑戰(zhàn)，包括熱那亞大橋的自動檢測和清洗機器人，以及麥哲倫望遠鏡等。

△增材制造攪拌摩擦沉積技術。照片來自MELD制造公司。

增材式攪拌摩擦沉積金屬3D打印法是如何工作的？

MELD制造公司擁有十幾項增材制造攪拌摩擦沉積工藝的專利，與其他金屬3D打印技術不同的是，該技術是一個固態(tài)過程，在低于熔化溫度的情況下進行，往往不會熔化打印材料。

從這項技術中我們可以看到一個固體進料桿（打印材料）被推過一個空心旋轉工具，當送料桿接觸到下面的基材時，它開始涂抹并通過摩擦粘在基材上，發(fā)生塑性變形，但絕不會熔化�？焖傩�轉的工具具有加熱材料的作用，使其具有足夠的可塑性，從而發(fā)生如此嚴重的塑性變形。一旦第一層被涂上，送料桿就會被簡單地抬起并推回，以打印更多的層，直到最后的三維部件完成。

摩擦沉積工藝與各種金屬兼容，如鋁、鈦、鋼和鎳基超合金。MELD的3D打印應用主要是在國防領域，包括零件涂層、部件維修、金屬連接和定制金屬基復合材料坯料。

由于其固態(tài)性質，與傳統(tǒng)的激光3D打印相比，增材制造攪拌摩擦沉積技術具有較低的殘余應力和明顯較低的能量需求。它還與那些不容易出現(xiàn)孔隙、熱裂和其他與熔融技術有關的問題的材料兼容。

此外，MELD的技術是一個單一步驟的過程，所以用戶不必擔心燒結或熱等靜壓（HIP）等繁瑣的后處理工作流程來提高零件質量。

△獲得專利的MELD固態(tài)工藝。照片來自MELD制造。

尺寸和速度的結合

據(jù)MELD稱，增材攪拌摩擦沉積技術能夠以前所未有的規(guī)模生產大型金屬零件。這可以歸因于這樣一個事實，即該技術不限于小型粉末床或真空系統(tǒng)，它是一種可以在開放的大氣環(huán)境下實施的工藝，不受操作環(huán)境或材料表面條件的限制。MELD公司還聲稱，該技術的材料沉積速度比粉末床熔融等工藝快十倍以上。

"我們能夠制造大尺寸的部件，而這些零件以前只能通過鍛造完成。我們能夠制造出其他3D打印技術不能打印的合金，而且能夠露天制作，這就消除了規(guī)模上的任何限制。這是一個令人難以置信的可擴展的技術。"

△前沿作戰(zhàn)基地的MELD增材制造維修概念圖。圖片來自MELD制造公司