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Markforged新聞動態(tài)
各種復雜結(jié)構(gòu)工裝夾具、功能原型以及最終用途零件的制造案例分享
發(fā)布時間：2023-04-27
多年來，公眾對增材制造的看法一直存在偏差。工業(yè)巨頭們一直癡迷于華而不實的應用，而不是實際的使用案例。但他們錯了，如今，3D打印解決方案已經(jīng)在改變世界各地制造商生產(chǎn)方式。
增材制造現(xiàn)狀
行業(yè)專家早就預言了“增材制造革命”的到來。但他們總是宣傳，3D打印就像飛機、汽車一樣實用，這些專家可能要再等10年了。通過不斷的發(fā)展，Markforged展示了3D打印在當今供應鏈優(yōu)化和制造方面的應用。Markforged分析師對不同行業(yè)的客戶進行了調(diào)查，確定了利用當前增材技術(shù)可能實現(xiàn)最高價值的應用解決、工作流程和業(yè)務流程。接受調(diào)查的客戶提供了一些案例，這些案例闡明了3D打印技術(shù)是如何改變他們的業(yè)務模式。
對于大多數(shù)人來說，起初只是認為3D打印可以簡單地測試原型部件。然而，當工程師和設計師真正開始實施這項技術(shù)時，簡單的工藝流程和零件質(zhì)量完全超出他們最初的認識。他們發(fā)現(xiàn)，在越來越多的地方，3D打印的零件不僅可以增加價值，還可以改善結(jié)果。
受訪對象使用增材制造應用目標
這種轉(zhuǎn)變從何而來？幾十年來，增材制造解決方案已經(jīng)能夠通過3D打印不銹鋼和高性能合金材料。桌面級3D打印機讓學生和業(yè)余愛好者可以很輕松地創(chuàng)造任何他們想象的模型。對于制造商來說，主要的突破來自于近乎真實的生產(chǎn)過程，這些過程可以承受最苛刻的工程挑戰(zhàn)。
客戶案例
01
讓設計輕松自如
■ 使用3D打印低成本自由設計復雜部件
隨著消費者對產(chǎn)品的即時性和多樣性的偏好增加，制造商必須通過簡化供應鏈及工作流程來降低運營成本。增材制造提供了完全靈活自由的設計，以應對這些挑戰(zhàn)，但傳統(tǒng)制造方法無法做到。
增材制造的靈活性已經(jīng)在達科(Dayco)公司的生產(chǎn)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。達科是全球領先的電動汽車系統(tǒng)解決方案提供商。他們提供的一個組件是售后汽車驅(qū)動系統(tǒng)，這需要在復雜的發(fā)動機罩下組裝。這些程序需使用一系列復雜的工裝夾具進行配置，這些工裝夾具完全是為這些一次性部件定制而成。
達科不是用CNC來制造他們的，而是用3D打印Onyx材料制作而成。Onyx材料是一種低成本、高強度的熱塑性塑料，由尼龍和切碎的碳纖維組成。Onyx的表面光潔度和精度讓達科的工程師可以自由地設計以制作高強度部件，對于結(jié)構(gòu)復雜部件也能輕松設計。達科通過Markforged的3D打印機實現(xiàn)了對復雜工程級復合材料零件的自動化生產(chǎn)，可為客戶提供高價值的生產(chǎn)流程。
節(jié)省70%
成本降低從$3,500減少到$1,500
提高2倍生產(chǎn)效率
降低整體生產(chǎn)時間從200小時壓縮到100小時
■ 使用實用的3D打印材料擴展業(yè)務能力
Prototypenzentrum GmbH (PTZ)是一家專業(yè)根據(jù)客戶數(shù)據(jù)構(gòu)建原型和小批量產(chǎn)品的服務商。PTZ由于CNC加工，機器上的刀具會經(jīng)常受到磨損，需定期更換刀具。
PTZ平均每天要在每臺CNC機床上更換40個刀具。安裝刀具的速度直接影響他們的生產(chǎn)效率，快速更換可以降低運營成本，但更換的速度取決于刀具冷卻器將刀具綁定到刀具柄所需的時間。
由于最初的工具冷卻器是使用鋁加工而成，其冷卻效果不是最佳。為了提高零件的效率，PTZ對現(xiàn)有的金屬激光燒結(jié)技術(shù)進行了實驗，并采用了目前最導電的材料AlSi10Mg鋁合金。事實證明，這個過程過于復雜、危險，成本比較高，難以維持。
Markforged的解決方案為PTZ提供了用純銅生產(chǎn)冷卻設計的能力，純銅的導電性是過去材料的兩倍。3D打印純銅，不僅提高導電性，而且對于結(jié)構(gòu)復雜通道也可以輕松搞定，使得PTZ能夠以更低的成本生產(chǎn)出更有效的冷卻工具，使得更換時間更快，效率提高了38%。PTZ有效地利用Markforged解決方案縮短了周轉(zhuǎn)時間，同時在相同設備數(shù)量下增加了運作更多業(yè)務的能力。
02
物理強度和耐久性
■ 3D打印有效防止停機，進而提升效率
增材制造在取代過時工藝方面有明顯的優(yōu)勢，而且它在修改舊解決方案方面，也同樣有成效。作為隱形眼鏡的主要制造商，愛爾康（Alcon）使用Markforged來升級自動化檢測流程，以確保其產(chǎn)品符合行業(yè)內(nèi)高標準要求。
愛爾康需要定制支架來升級自動化檢測流程，以將舊電纜系統(tǒng)設備改造為全新的解決方案。由于支架很容易被磨損，所以，每兩周就需更換一次，加工一次性支架需要4-6周的交貨時間，每個零件花費250美元。
與普通3D打印塑料的抗彎剛度比較
愛爾康通過Markforged打印機能夠生產(chǎn)由高強度碳纖維制成的工程級部件，其成本和周轉(zhuǎn)時間相對于外包給第三方生產(chǎn)要少得多?，F(xiàn)在，愛爾康通過3D打印制造支架，材料成本僅為40美元，并在最終設計完后24小時內(nèi)就可以完成制作。
快速實施高強度解決方案的能力，消除了愛爾康對檢測系統(tǒng)每兩周預防性維護的需求。這最終允許他們以更少的成本生產(chǎn)更多的產(chǎn)品，同時保持客戶期望的質(zhì)量水平。增材制造讓愛爾康可以替代以前成本高昂的解決方案，減少對第三方服務的依賴。
■ 3D打印穩(wěn)定性強的耐用工具
總部位于德國的Primetall GmbH提供一站式拖車制造解決方案，通過結(jié)合專業(yè)知識提供高質(zhì)量的服務，Primetall將咨詢、設計和生產(chǎn)結(jié)合在一起，提供精確、耐用、高質(zhì)量的零部件。
Primetall 3D打印的輕型玻璃纖維部件非常耐用，能夠承受激光焊接設備的高速軸旋轉(zhuǎn)。使用Markforge 3D打印玻璃纖維組件是一個非常實惠的選擇，成本比原來的加工鋁制部件低88%。
03
可靠性
■ 快速迭代概念模型
精度和準確性不僅對最終使用的部件至關(guān)重要，對于像Fischer這樣的制造商來說，可靠和快速的原型設計也是業(yè)務成功的關(guān)鍵。Fischer為高性能電子設備制造堅固的連接器，該產(chǎn)品要求精確無誤、經(jīng)久耐用。
Fischer的挑戰(zhàn)在于保持靈活的制造流程，以便在高度競爭中贏得軍事和醫(yī)療行業(yè)關(guān)鍵客戶的信任。為了獲取訂單，F(xiàn)ischer必須比競爭對手更快地進行迭代并提供可行的概念驗證(POC)。過去這些組件是注塑成型的，一套這樣的模具通常需要2-4周的交貨時間，每個模具的成本至少為5000美元，但不能保證它能為Fischer贏得合作。
Fischer通過使用Markforged 3D打印Onyx和HSHT玻璃纖維材料制造模具，在2-3天的時間內(nèi)就可生產(chǎn)出來，成本比過去降低了97%。利用Markforged的Onyx和HSHT玻璃纖維材料制造出的模具非常耐磨，并讓他們贏得了價值高達100萬美元的訂單。
碳纖維3D打印技術(shù)的可靠性和準確性幫助Fischer將產(chǎn)品更快地推向市場，為獲得醫(yī)療和軍事合作提供了關(guān)鍵優(yōu)勢，從而提高了Fischer的整體收入。
成本降低97%
與目前的行業(yè)標準相比
節(jié)省96%時間
傳統(tǒng)生產(chǎn)時間需要4-6周
■ 增材制造在原型制作上的應用
Markforged客戶Nichirin正在打印具有成本效益的碳纖維和金屬部件，這些部件的強度滿足工程級應用，強度足夠大，可以取代機械加工的金屬部件。
作為全球領先的汽車軟管制造商，Nichirin正在尋找其它的制造方法來減少制造成本，例如用于將托架精確地栓在制動軟管上的支架裝配夾具。這些制動軟管通常需要1-5個支架裝配夾具，每個裝配夾具需要2-4周的交貨時間，成本800到4000美元不等。
Nichirin通過3D打印Onyx材料來制作支架裝配夾具的原型，這是一種既經(jīng)濟又省時的原型制作方法。在檢驗完Onyx夾具適合裝配后，Nichirin就通過Markforge金屬3D打印機MetalX打印17-4 PH不銹鋼材料制造完成這種耐用的部件。結(jié)合Markforged的復合材料和金屬打印材料，Nichirin可以在較低運營成本的情況下靈活地重復打印和完善夾具組件，從而更快地交付最終部件。
04
易用性
■ 通過增材制造重組商業(yè)模式
隨著越來越多的制造商使用增材制造技術(shù)改進現(xiàn)有的生產(chǎn)流程，伯恩斯坦機械有限公司(BMF)正在圍繞3D打印技術(shù)重組其商業(yè)模式。BMF是一家工業(yè)后處理設備制造商，主要專注于自動噴砂機。他們的Twister和Tornado機器是BMF智能表面控制技術(shù)的一部分，可通過自動噴砂工藝產(chǎn)生均勻且可重復的表面。
這些機器使用各種零件，對機械強度和可靠性有嚴格的要求。這些零件由于生產(chǎn)過程復雜以及交貨時間長而導致高昂的供應鏈和庫存管理成本。當他們認識到碳纖維3D打印是一種替代機加工金屬部件的可行方法時，這樣BMF就能夠在其業(yè)務和制造流程中進行大幅改進。
但這還不是BMF經(jīng)歷的最重大轉(zhuǎn)變，由于對零部件的要求很高，BMF的客戶遍布全球，因此需要經(jīng)常更換易損件，將這些零件運到正確位置，有時候會出現(xiàn)物流延遲，而且還會讓客戶大量存儲常用備件。相比之下，既然這些零件都可以直接打印，BMF就可以為客戶提供云數(shù)字存儲，通過云數(shù)字倉庫可以將零件發(fā)送到網(wǎng)絡中的任何3D打印機上，并在幾小時到幾天內(nèi)根據(jù)需求快速制造零件。這一新流程允許客戶將供應鏈風險降到最小，大大縮短交付周期及制造成本。
■ 引入3D金屬打印的積極影響
Sandia與能源部和私營部門共同出資，通過在不同的物理模擬中測試柴油噴油器的最佳流量，專注于提高內(nèi)燃機效率。為了測試柴油噴油器復雜的內(nèi)部幾何形狀的差異，Sandia依靠第三方直接金屬激光燒結(jié)成型技術(shù)(DMLS)和CNC服務，這個過程需要數(shù)月的準備時間，花費近數(shù)萬美元。
Sandia一直在尋找具有成本效益的替代品，為下一代發(fā)動機提供高精度的不銹鋼部件。Markforged解決方案使Sandia能夠利用17-4 PH不銹鋼材料直接打印復雜幾何形狀的部件，與第三方DMLS服務相比，其內(nèi)部的后處理不僅降低了復雜度，而且更具成本效益。Sandia使用Markforged解決方案現(xiàn)在能夠生產(chǎn)高度復雜的柴油噴油器，設計更多高質(zhì)量的迭代實驗。
3D打印優(yōu)勢
當行業(yè)專家評估增材制造的好處時，Markforged的客戶已經(jīng)在各個大洲利用3D打印技術(shù)，在開發(fā)周期的每個階段實現(xiàn)高效的ROI（投資回報率）。
以下闡述了他們?nèi)绾卫?D打印改善供應鏈、工廠和產(chǎn)品的四個關(guān)鍵方式：
通過自由靈活的設計輕松達到最高的性能
3D打印讓“為制造而設計”的概念展現(xiàn)了一種新的能力。傳統(tǒng)的制造方法受到切削工藝、幾何形狀和刀具使用的限制，而增材制造使工程師和設計師能夠設計制造出以前認為不可能生產(chǎn)出的復雜幾何形狀和填充結(jié)構(gòu)部件。
高強度部件，工程級耐久性
開發(fā)具有高強度性能的3D打印材料，為工業(yè)發(fā)展開辟了一個全新的、更高效的制造應用領域。連續(xù)碳纖維是Markforged獨有的超高強度材料，將其鋪設到Onyx等復合基材上時，可以生產(chǎn)出強度與6061-T6鋁合金相媲美的零件，但重量確比鋁輕。它具有極高剛度和超高強度，可以采用Markforged 3D打印機自動鋪設成各種幾何形狀零件。
準確、可靠、可重復的部件
3D打印的速度和可重復性允許用戶快速可靠地實現(xiàn)從原型到最終部件的迭代。
云端打印——世界上任何地方隨時打印
借助支持云的分布式制造模型，可以在需要時在需要的位置快速打印正確的零件，3D打印機可以放置在不同的地理位置。借助3D打印軟件，存儲在基于云的數(shù)字庫存中，這樣零件就可以發(fā)送到網(wǎng)絡內(nèi)的任何3D打印機上打印，只需一個CAD文件，制造商就可以在內(nèi)部完成零件的制作，消除對第三方的依賴和相關(guān)風險。
展望未來
增材制造將企業(yè)的制造效率提升到一個全新的水平，昂貴的實體庫存正在轉(zhuǎn)變?yōu)樵茢?shù)字存儲。3D打印固有的靈活性使企業(yè)更容易適應和滿足新的客戶和行業(yè)需求，它可以讓制造商迅速對不可預測的環(huán)境、法規(guī)或市場變化做出反應。
全球全面采用3D打印技術(shù)優(yōu)化供應鏈和通過數(shù)字庫存銷售零部件的時代很快就會來臨。本篇文章概述了3D打印技術(shù)的廣泛應用及成功案例，很顯然增材制造將成為未來技術(shù)的先驅(qū)。
THE END
制造商可通過利用Markforged的金屬和連續(xù)碳纖維3D打印機實現(xiàn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型，這些3D打印機能夠制造出適用于工廠生產(chǎn)的足夠堅韌零部件。讓世界各地的工程師、設計師和制造專業(yè)人員依靠Markforged的3D打印機實現(xiàn)工裝夾具、功能原型和高價值的最終用途零件生產(chǎn)。
華融普瑞(北京)科技有限公司作為Markforged在中國的授權(quán)增值經(jīng)銷商提供3D打印全流程、全價值鏈解決方案，涵蓋面向3D打印的拓撲優(yōu)化、3D打印服務、材料定制、設備定制和3D打印設備研發(fā)等核心環(huán)節(jié)。公司助力眾多用戶重新定義產(chǎn)品，重塑產(chǎn)品生命周期價值鏈，用戶行業(yè)覆蓋汽車、航空航天、醫(yī)療、消費品和教育等眾多領域。通過創(chuàng)新型的自主研發(fā)和3D打印應用服務為客戶創(chuàng)造價值。