3D 打印總能解決您的燃眉之急

當(dāng)面臨很大限度利用資源，在極端條件下提供安全性的挑戰(zhàn)時(shí)，創(chuàng)新不僅僅是競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，還決定著人身安全。

軍事制造商們憑借 3D 打印，能在極短的交貨時(shí)限內(nèi)制造出高度定制的國(guó)防設(shè)備。

位于德克薩斯州 Wichita Falls 的 Sheppard 空軍基地的訓(xùn)練機(jī)開(kāi)發(fā)飛行 (TDF) 是一個(gè)用于設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和制造訓(xùn)練機(jī)和訓(xùn)練輔助品的設(shè)施，服務(wù)于空軍，并視需要服務(wù)國(guó)防部 (DoD) 下屬的其他任何分支。這些產(chǎn)品將用于多種訓(xùn)練環(huán)境，包括航空電子、武器和油料系統(tǒng)、醫(yī)療戰(zhàn)備、HVAC 和遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)。

這些訓(xùn)練機(jī)和訓(xùn)練輔助品可能是原創(chuàng)產(chǎn)品，也可能是現(xiàn)有產(chǎn)品的復(fù)制品，視訓(xùn)練需求而定。某些設(shè)備并不要求真正能夠工作，因此購(gòu)買真正的產(chǎn)品往往并不劃算。對(duì)于大多數(shù)訓(xùn)練應(yīng)用，更為經(jīng)濟(jì)的方式是在復(fù)制品上訓(xùn)練學(xué)生，而不是在通常極為昂貴的設(shè)備上訓(xùn)練。

TDF 使用直接數(shù)字制造來(lái)制造其大多數(shù)訓(xùn)練產(chǎn)品。為此，它集中地采用了四臺(tái) FDM 增材制造設(shè)備，并在整個(gè)工藝中融入了 AFSO 21（精簡(jiǎn)）工藝。

真正的挑戰(zhàn)

在工藝中加入直接數(shù)字制造技術(shù)之前，TDF 使用傳統(tǒng)的制造方法來(lái)生產(chǎn)其產(chǎn)品。傳統(tǒng)的制造方式通常需要較長(zhǎng)的準(zhǔn)備時(shí)間，因?yàn)樗鼈兩婕岸鄠€(gè)步驟，如切削、車削、焊接、鈑金彎曲和切割等。在制造工具來(lái)塑造部件時(shí)也會(huì)遇到相似的困難。

“由于我們的大多數(shù)項(xiàng)目都只制作一件或數(shù)量很少，采用傳統(tǒng)方法會(huì)非常昂貴，”TDF 的主席 Mitchell Weatherly 說(shuō)?！拔覀兊墓ぷ髦校挥屑s 10% 是原型制作，其他 90% 都是生產(chǎn)?！?/p>

真正的解決方案

Weatherly 稱，在使用 FDM 前，TDF 考慮過(guò)“不少”其他增材工藝。“對(duì)于 FDM，投資是一次性的，不會(huì)不斷添加，”他說(shuō)道?！爸圃斓牟考浅Ｄ陀?，且具有我們所需的高細(xì)節(jié)度。此外，該工藝對(duì)環(huán)境安全，100%“綠色”無(wú)污染?！?/p>

TDF 負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和制造無(wú)人飛行器（UAV，又稱“無(wú)人機(jī)”）的精確復(fù)制品，用于培訓(xùn)練維修技術(shù)人員。它采用 FDM 制造了許多內(nèi)部和外部組件。這些組件包括大多數(shù)機(jī)體組件，以及數(shù)種引擎罩、推進(jìn)器和天線。他們還從原始設(shè)備制造商購(gòu)買了不少真正的 UAV 組件。

切實(shí)的益處

光制造 UAV 的大型天線一項(xiàng)，F(xiàn)DM 設(shè)備就只花費(fèi)了傳統(tǒng)方法通常所需時(shí)間的十分之一，而它帶來(lái)的投資回報(bào)超過(guò)了12,000 美元。而省下來(lái)的不僅僅是時(shí)間。對(duì)于天線，如果外包給加工車間，可能會(huì)花費(fèi)長(zhǎng)達(dá) 20 天時(shí)間來(lái)制作該部件，而使用 FDM 僅花費(fèi)了兩天，并且真正需要人力操作的時(shí)間只有 15 至 20 分鐘。對(duì)于整個(gè) UAV 項(xiàng)目，在某些領(lǐng)域中總供節(jié)約的時(shí)間超過(guò) 3 年。這一項(xiàng)目和在其它訓(xùn)練機(jī)上節(jié)省的成本在過(guò)去四年間高達(dá) 800,000 美元，令人印象深刻。

“FDM 系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)包括：比其它工藝或制造方法更快的速度、比注塑成型更高的靈活性以及通過(guò)該系統(tǒng)同時(shí)加工多個(gè)部件的能力，”Weatherly 說(shuō)道。益處包括維護(hù)更輕松，且能夠適應(yīng)多種材料，用途廣泛。“其它功能包括根據(jù)功能需求而非制造上的限制進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且能夠以較小的代價(jià)立即實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)上的更改。能夠以零污染靈活制造任何產(chǎn)品的能力對(duì)空軍而言是很大優(yōu)勢(shì)，”Weatherly 說(shuō)。“基于 FDM 的設(shè)備已用于多個(gè)經(jīng)費(fèi)緊張的訓(xùn)練機(jī)計(jì)劃中。我們還利用 FDM 工藝來(lái)進(jìn)行研發(fā)，使得我們的飛行員和士兵能夠得到實(shí)戰(zhàn)般的訓(xùn)練。

“在首次購(gòu)買 FDM 設(shè)備時(shí)，我們預(yù)計(jì)在 4 年后獲得投資回報(bào)，但事實(shí)上僅用了 18 個(gè)月后，”Weatherly 說(shuō)道?！霸诘诙钨?gòu)買 FDM 設(shè)備后，僅 9 個(gè)月后我們便開(kāi)始獲得回報(bào)。傳統(tǒng)方法和高技術(shù)人才不可能被完全取代，但給予他們正確的工具和新技術(shù)，他們的工作會(huì)更為輕松，從而增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。我相信 FDM 是技術(shù)上先進(jìn)的現(xiàn)有制造方式之一。自 2004 年我們購(gòu)買四臺(tái)設(shè)備中的第一臺(tái)起，F(xiàn)DM 工藝迄今已為政府節(jié)省了 380 萬(wàn)美元，而我們預(yù)計(jì) 10 到 15 年間的節(jié)省額將超過(guò) 1500 萬(wàn)美元。 “

[編者按：TDF（訓(xùn)練機(jī)開(kāi)發(fā)飛行）因其采用 FDM 技術(shù)和其他先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)而贏得了 2008 年 Air Force Chief of Staff Team Excellence 獎(jiǎng)。它已被視為一座卓越的制造中心，能夠?yàn)榭哲娂捌渌麘?yīng)令服務(wù)的國(guó)防部下屬機(jī)構(gòu)制造良好的訓(xùn)練機(jī)和訓(xùn)練輔助產(chǎn)品。