美國陸軍 AMNOW 計劃——展示數(shù)字增材制造供應(yīng)鏈

導(dǎo)讀：美國陸軍的 AMNOW 計劃于 2022 年底完成了其目標(biāo)。這個由航空和導(dǎo)彈司令部發(fā)起并由美國國防制造與加工中心(NCDMM)領(lǐng)導(dǎo)的為期 3 年計劃的目標(biāo)是展示一個強(qiáng)大、有能力的數(shù)字 AM 供應(yīng)鏈，以支持軍隊準(zhǔn)備。


△根據(jù) AMNOW 計劃，在美國肯塔基州坎貝爾堡的兩架運(yùn)行中的直升機(jī)上安裝了兩個增材制造的貨運(yùn)連桿。據(jù)報道，貨運(yùn)連桿是美國陸軍開發(fā)的第一個用于軍用飛機(jī)的金屬增材制造飛機(jī)部件。

這個計劃需要：
●創(chuàng)建工程（技術(shù)數(shù)據(jù)包 (TDP)、規(guī)范等）并使用安全平臺將其傳輸給零件制造商。

●捕獲并安全傳輸原料、加工、檢驗和測試數(shù)據(jù)；因為不僅是零件和認(rèn)證可交付成果，還有所有相關(guān)的原料、制造和檢驗數(shù)據(jù)。

●制造和測試多個陸軍司令部提供的實際用例，不僅可以確保需求的相關(guān)性用來推進(jìn)增材制造使用的硬件和數(shù)據(jù)的發(fā)展。

●為陸軍開發(fā)潛在的供應(yīng)商，并證明存在一個支持國防部的 AM 供應(yīng)鏈，陸軍可以將其用于生產(chǎn)和維持。

誰組成了 AMNOW 團(tuán)隊？
NCDMM 組建了一個團(tuán)隊，充當(dāng)總承包商的角色，統(tǒng)籌規(guī)劃所有的事項。此外，還需要像 OEM 一樣建立工程和配置管理系統(tǒng)。下面是各個團(tuán)隊成員及充當(dāng)?shù)慕巧?br /> ●AvMC——國防部客戶
●NCDMM – 項目管理、項目要求和集成
●The Barnes Global Advisors (TBGA) – 設(shè)計/構(gòu)建/測試計劃、工程和要求
●Advanced Engineering Solutions——工程和需求分析
●LECS Energy——機(jī)器數(shù)據(jù)集成
●Quotient——信息技術(shù)和數(shù)據(jù)管理
●Catalyst Connection 和 Youngstown 企業(yè)孵化器——供應(yīng)商開發(fā)
●GCA-Coach – 供應(yīng)商管理和承包
●McGregor and Associates – 陸軍用例聯(lián)絡(luò)

在 AMNOW 計劃開始之前，這些團(tuán)隊成員幾乎沒有合作過，這證明了 AvMC、NCDMM 和團(tuán)隊的其他成員能夠從零開始建立一個企業(yè)，并在 2 年多一點(diǎn)的時間里交付解決方案。這個團(tuán)隊（包括供應(yīng)商）做出的成果遠(yuǎn)超預(yù)期，下表是硬件測試和輸出指標(biāo)使用了7種不同的材料和工藝組合，其中大多數(shù)用例是金屬。



該計劃的主要目標(biāo)是證明一個強(qiáng)大的供應(yīng)鏈，不需要在陸軍系統(tǒng)中安裝和測試硬件。零件的質(zhì)量和數(shù)據(jù)足以讓陸軍駕駛由高強(qiáng)度鋁制成，團(tuán)隊開發(fā)了第一批零件 7A77，以用于當(dāng)時作戰(zhàn)中隊的 MH-47G，并試飛了陸軍開發(fā)的第一個飛行關(guān)鍵部件——UH-60 燃料彎頭。


△使用 L-PBF 制造的 7A77 鏈路


△使用 L-PBF 制造的 316L 燃料彎頭

團(tuán)隊遇到了哪些挑戰(zhàn)？
第一個挑戰(zhàn)是時間問題，團(tuán)隊直到 RAPID 2022才與大多數(shù)供應(yīng)商見面，但團(tuán)隊仍然建立了工程和采購系統(tǒng)，發(fā)布了第一個規(guī)范和 TDP，評估了供應(yīng)商，并在無法參觀設(shè)施的情況下啟動了三分之一的項目。

第二個挑戰(zhàn)是美國增材制造行業(yè)的發(fā)展。在設(shè)計和打印硬件的兩年時間里，至少有 3 家打印廠搬遷，大多數(shù)打印廠的打印機(jī)數(shù)量增加了 20% 到 500%，并且都發(fā)生了人事變動。


△使用 L-PBF 制造的尼龍船員冷卻背心歧管

整個項目中印象最深的是什么？

●供應(yīng)商能夠始終如一地打印能夠滿足航空航天/國防要求的硬件。對于聚合物、316L、17-4PH 和 Al10SiMg 系統(tǒng)，所使用的粉末、機(jī)器配置和打印參數(shù)是打印廠已經(jīng)開發(fā)過的。團(tuán)隊根據(jù)航空航天要求對所有金屬部件和試件進(jìn)行射線檢測，并對所有機(jī)加工部件表面進(jìn)行滲透檢測，結(jié)果顯示合格率>99%。此外，團(tuán)隊進(jìn)行了超過 200 次疲勞測試。

●原型數(shù)字平臺提供工程和從供應(yīng)商接收數(shù)據(jù)的能力，不僅可以快速查找和查看數(shù)據(jù)，而且來自實驗室的測試數(shù)據(jù)會自動讀入數(shù)據(jù)庫。TBGA的人員能夠在很短的時間內(nèi)審查和分析測試數(shù)據(jù)。


△使用 BJAM 制造的 4130 棘爪


△使用 L-PBF 制造的 Al10SiMg 恒溫器外殼

有哪些驚喜和經(jīng)驗教訓(xùn)？

主要的意外是難以從打印機(jī)中獲取過程數(shù)據(jù)。每個打印機(jī)制造商不僅收集不同的數(shù)據(jù)，而且它們捕獲和映射數(shù)據(jù)的方式也不同，而且這也會隨著軟件升級而改變。該行業(yè)需要一個標(biāo)準(zhǔn)模式來捕獲打印數(shù)據(jù)以及熱處理數(shù)據(jù)等。


△使用 L-PBF 制造的 Al10SiMg 波導(dǎo)

美國陸軍、美國國防部和更廣泛的美國增材制造行業(yè)有哪些長期利益？
一項長期利益是為陸軍和供應(yīng)鏈提供相互信任。一旦 AMS 規(guī)范發(fā)布，多種 AM 材料和工藝組合的用戶和供應(yīng)商將有一個基準(zhǔn)。團(tuán)隊繼續(xù)與陸軍和 NCDMM 合作，為國防工業(yè)基地提供廣泛的原料、加工和材料特性數(shù)據(jù)。