在2003年之前Able Tool還是一個(gè)傳統(tǒng)的機(jī)械加工工廠。在Paul Hayes接任公司總裁后，開(kāi)始發(fā)生變化，要想讓業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展，就必須引進(jìn)更先進(jìn)的技術(shù)。如今，Able Tool的車(chē)間由四軸和五軸加工中心以及大型水平線和線切割機(jī)床組成。引入增材制造技術(shù)生產(chǎn)定制夾具，機(jī)床主軸和刀具探頭減少設(shè)備的安裝時(shí)間，并使檢查過(guò)程能夠更有效控制。

大約六年前，Hayes決定將增材制造技術(shù)應(yīng)用到車(chē)間的生產(chǎn)上，并完成從3D打印塑料零件到打印金屬零件的轉(zhuǎn)變。多材料打印，在各方面應(yīng)用都是必要的。Hayes先生認(rèn)為增材制造技術(shù)加速設(shè)計(jì)迭代，幫助公司更好地為客戶服務(wù)，能盡可能提高效率和降低成本。

Able Tool是一家集銑削、加工、制造和裝配于一體的工廠，專(zhuān)門(mén)從事各種工業(yè)、應(yīng)用和材料的高混合/小批量生產(chǎn)。工廠設(shè)備有大型臥式軋機(jī)、立式加工中心和立式車(chē)床。車(chē)間越來(lái)越多地參與到整個(gè)機(jī)器的裝配、集成和測(cè)試中，而不僅僅是單個(gè)零件的生產(chǎn)。生產(chǎn)周期長(zhǎng)，效率不高，先進(jìn)的生產(chǎn)方式一定是更好的選擇。當(dāng)時(shí)的增材制造對(duì)Able來(lái)說(shuō)還是較新的技術(shù)，但Hayes大約15年前就開(kāi)始研究這項(xiàng)技術(shù)。考慮到當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)環(huán)境、公司業(yè)務(wù)以及與相關(guān)的價(jià)值，公司并沒(méi)達(dá)成一致的意見(jiàn)。

Hayes先生沒(méi)有就此放棄，他堅(jiān)持研究這項(xiàng)技術(shù)并相信它的潛力。六年前，他先是購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)MakerBot桌面級(jí)塑料3D打印機(jī)，較小的投資，風(fēng)險(xiǎn)低。四年后，Able購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)Prusa 3D打印機(jī)，生產(chǎn)出接近最終用途的零部件。不過(guò)，Hayes說(shuō)，前期主要是把它們當(dāng)作一種低成本的選擇，用來(lái)證明CNC加工方式周期太長(zhǎng)，或者成本太高。

使用金屬3D打印

在獲得了塑料打印的經(jīng)驗(yàn)，并看到增材制造技術(shù)蓬勃發(fā)展后，Hayes決定，是時(shí)候邁出下一步，開(kāi)始3D打印金屬零件了。他說(shuō):“我們不得不繼續(xù)前進(jìn)，至少試著了解如何使用金屬3D打印技術(shù)生產(chǎn)，并銷(xiāo)售給我們的客戶?！?/p>

多年來(lái)Able Tool一直在積累3D打印的經(jīng)驗(yàn)，直到去年年底，該公司從Markforged購(gòu)買(mǎi)了一臺(tái)Metal X金屬3D打印機(jī)。

盡管決定很突然，Hayes相信，這對(duì)公司來(lái)說(shuō)是正確的決定。他表示，與選擇需要特殊實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的金屬粉末燒結(jié)技術(shù)不同，Metal X金屬3D打印機(jī)具有生產(chǎn)簡(jiǎn)單易操作的特點(diǎn)，成型尺寸300×220×180毫米，能制造出結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件。而且，可以打印多種金屬材料，選擇自由。目前，Metal X可以打印17-4 PH不銹鋼、H13和A2工具鋼，將來(lái)MarkForged計(jì)劃增加D2工具鋼、鈦、鉻鎳鐵合金、銅和316不銹鋼等所有金屬材料的打印，這是Able特別感興趣的。

Metal X金屬3D打印機(jī)，采用ADAM工藝（原子擴(kuò)散增材制造技術(shù)），這種成型技術(shù)與FDM類(lèi)似，將金屬粉末分布到樹(shù)脂粘合劑中，幫助金屬粉末成型，成型后將樹(shù)脂粘合劑去除，當(dāng)非金屬粘合劑去除掉后，金屬形成預(yù)期的形狀，而后期的燒結(jié)工藝，這保證了零件XYZ方向均勻的強(qiáng)度。Able工具小批量生產(chǎn)，從一個(gè)到四個(gè)零部件不等。公司總經(jīng)理Trovillo說(shuō)：“如果一個(gè)零件足夠小，估計(jì)可以在底板上安裝多達(dá)30個(gè)零件，主要取決于零件的尺寸。”我們可以在成型倉(cāng)范圍內(nèi)打印任何想要的零件。車(chē)間較小的零件打印大約需要兩到三個(gè)小時(shí)，而較大零件可能需要幾天，具體取決于零件的質(zhì)量和復(fù)雜程度。

購(gòu)買(mǎi)MetalX3D打印機(jī)后，MarkForged不僅提供打印設(shè)備、清洗機(jī)和燒結(jié)爐，還有指導(dǎo)用戶如何設(shè)置的細(xì)節(jié)，注意通風(fēng)，設(shè)備間距和燒結(jié)氣體混合物的要求。MarkForged還提供了Eiger 3D打印軟件，Hayes先生說(shuō)：“這款軟件非常容易學(xué)習(xí)，零件在CAD軟件中設(shè)計(jì)完成后，可以將其STL文件上傳到Eiger軟件中，Eiger軟件利用算法自動(dòng)補(bǔ)償零件在燒結(jié)過(guò)程中的收縮。”Eiger軟件使他能夠操縱零件，并查看尺寸，打印時(shí)間，清洗時(shí)間，燒結(jié)時(shí)間等等。

取得的成果

在Able夠購(gòu)買(mǎi)Metal X的一個(gè)星期內(nèi)，打印機(jī)開(kāi)始承接新業(yè)務(wù)。一位醫(yī)療行業(yè)的客戶在參觀工廠時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)了這臺(tái)設(shè)備，并詢問(wèn)它的性能。該客戶提出使用這臺(tái)設(shè)備打印零件金屬原型的需求。就目前而言，Able主要使用Metal X打印機(jī)生產(chǎn)定制夾具，在車(chē)間中使用。據(jù)Hayes說(shuō)，要想使用金屬3D打印機(jī)成為一種習(xí)慣，是一個(gè)逐漸上升的過(guò)程。

未來(lái)，Hayes先生希望利用金屬3D打印技術(shù)，不僅僅為了擴(kuò)展更多新業(yè)務(wù)，而是通過(guò)幫助現(xiàn)有客戶看到設(shè)計(jì)改進(jìn)和提高零部件生產(chǎn)效率的方法，來(lái)更好的維護(hù)他與客戶之間的關(guān)系。他認(rèn)為，增材制造技術(shù)將持續(xù)不斷的發(fā)展，未來(lái)必定成為機(jī)械工廠車(chē)間日常運(yùn)營(yíng)的一部分。Hayes預(yù)計(jì)，大多數(shù)機(jī)器工廠在某種程度上都會(huì)配備3D打印機(jī)，就像他們擁有三軸VMC一樣?！拔艺J(rèn)為，將增材制造技術(shù)集成到車(chē)間環(huán)境中是‘何時(shí)’的問(wèn)題，而不是‘如果’的問(wèn)題。”我們需要了解如何使用這些工具來(lái)滿足客戶的需求，這就是我們買(mǎi)這臺(tái)機(jī)器的原因。