添加剂制造’的新设计范式

3D打印使公司可以重新考虑以前不可能制造的设计,优化其产品并支持新的商业模式。

3D打印使公司可以重新考虑以前不可能制造的设计,优化其产品并支持新的商业模式。

飞跃

Snecma(Safran)与GE的合资企业CFM International于9月开始测试首台完整的LEAP发动机。发动机包括19个3D打印的燃油喷嘴.

9月,成功测试了一小部分会对制造业产生巨大影响的零件。这是GE航空为下一代LEAP喷气发动机开发的新型燃油喷嘴,该发动机计划于2015年投入生产。通用电气表示,燃油喷嘴的重量比目前的喷嘴轻25%,耐用程度提高了五倍。 。与构成当前模型的20个部分相反,它是一件3D打印的。这些数字令人印象深刻,并说明了增材制造(AM)在重量和工艺优化方面的优势,但这并不是GE宣布的最引人注目的部分。

每个人都注意到的数字是85,500。这就是GE Aviation能够生产多少新的3D打印燃油喷嘴,以便在已订购的4,500架LEAP喷气发动机中安装19个零件。

通用电气 称自己是金属零件增材技术的最大用户,并且拥有定期用于原型设计和加工的最大3D打印机机队之一。虽然使用3D打印来简化复杂零件的生产或优化特殊零件的重量和强度不再是不寻常的事,但GE计划通过其直接激光熔化工艺制造的燃料喷嘴的体积是前所未有的。实际上,它太遥远了,还不可行。

通用电气 的增材制造业务发展负责人Greg Morris最近告诉Bloomberg.com,现有的增材制造(AM)系统的效率不足以经济地满足需求,因此GE依靠开发新的,更高效的3D打印机。莫里斯应该了解现有技术的局限性。 2012年11月,GE航空收购了他创立的3D打印公司Morris Technologies及其姊妹公司Rapid Quality Manufacturing。

通用电气 Global Research增材制造实验室经理Prabhjot Singh承认:“吞吐量是一个问题。”这个耗资2700万美元的实验室是一个中央研发中心,致力于为GE的所有人开发新的AM流程。 “我们不是一次性谈,而是数十万个零件。”

质量稳定

但是,辛格似乎更关心质量。他说:“确保每个零件的制造都是一致的,这是前进的重中之重。” “越来越多的零件将通过增材制造机器,它们都需要经过鉴定。这是一个很大的挑战。”

大批量生产零件所需的基础设施:用于特定用途的材料,已发布的特征材料数据库,快速的零件检查系统,更好的后处理,更好的设计工具以及上述所有产品的供应链尚未成熟。

“我们拥有非常强大的材料和制造团队,”辛格说。 “这正在帮助我们引入新技术并使之成熟以满足我们的需求。我们与之合作的工程团队可以使我们保持真实,并帮助我们开发正确的技术。”

Stratasys

Stratasys的按需RedEye是“未来工厂”,可使用150 AM系统悄悄地创建零件.

在最近题为“制造业的未来”的网络广播中,GE Global Research的制造业技术总监&材料技术部的克里斯汀·弗斯托斯(Christine Furstoss)回应了辛格的担忧。

她说:“我们只是在学习如何赋予材料以其所达到的性能类型。” “为了确保我们制造的材料足够坚固和足够坚韧,我们在设备中可以做什么?我们如何确保每次都对每个零件都这样做?”

尽管GE能够为其新的燃油喷嘴开发出质量控制流程,但它需要成倍增长,以推动AM技术的其他最终用途。

扩大增材制造的范围

到目前为止,专业的3D打印技术主要集中在快速原型制作上,Stratasys的首席执行官David Reis称之为增强制造,这是指使用3D打印机创建工具,夹具和模板来支持传统的制造过程。进行原型设计的设计周期优化机会是显而易见的:可以使用物理模型来推进概念,在设计变更时向高管出售,或者减少昂贵的物理测试。

MakerBot学院启动自3D Systems的创始人查克·赫尔(Chuck Hull)申请了立体光刻技术以来,美国一直是增材制造(AM)的领导者,斯科特·克鲁普(Scott Crump)设计了Stratasys的第一台3D打印机,但这种情况可能正在发生变化。英中两国都在这项技术上投入了大量资金,与欧洲航天局合作的欧盟也紧随其后。美国确实有自己的投资,例如美国制造商,国家增材制造创新研究所,但是竞争很激烈。

MakerBot希望通过MakerBot学院计划帮助美国保持AM的领先地位。它代表了Sponsorschoose.org,Autodesk,America Makes,当然还有MakerBot(现在由Stratasys拥有)之间的合作关系。

想要协助MakerBot Academy计划的企业和个人可以访问捐助者choose.org并为该计划提供财务支持。然后,教师可以在该站点上注册以接收MakerBot Academy捆绑包。每个MakerBot学院捆绑销售商品均包括MakerBot复制器2,三个PLA灯丝线轴,以及整年的MakerBot MakerCare服务和保护计划。 MakerBot还将协助教师为课堂活动开发正在进行的3D打印课程,并利用Autodesk的软件和教育者课程。

—John Newman

Reis说:“人们不太了解增材制造的增强部分。” “对于Stratasys而言,这是一个巨大的机遇,对于我们的客户而言,这是一个巨大的机遇。如今,所有这些人都以传统方式使用工具,这种工具冗长,昂贵且效率低下。在这里(使用3D打印),我们拥有可以在第二天早上投入生产的工具。今天有成千上万的生产设施可以使用这项技术。”

增强制造使设计工程师离制造过程更近了一步,通过GE的方式通过3D打印机创建最终用途零件—雷斯称之为替代制造业—进一步打破了设计和构建之间的壁垒。 通用电气 的电力,水,石油和天然气,能源管理,航空,医疗保健,运输和家用电器等业务部门本身使许多竞争对手相形见GE,GE能够在许多行业推动替代制造业的地位非常罕见。这样做的方式无疑将为其他希望使用3D打印来加快设计和开发速度的公司提供模板。

在GE网络广播中,Furstoss将AM称为下一轮工业革命的一部分,“代表了设计,材料和制造的融合。这是一种将制造与任何产品一样重要的新思维方式。这个过程就是产品。材料,制造和设计都可以满足。”

这样的会议可以使设计工程师从设计到制造过程的前端转移到其中心。如果过程是产品,那么工程师将以一种对公司产出具有直接影响的方式进行制造设计。在某些情况下,上市时间将以小时而不是几天,几周或几个月来衡量。

制造工程主管布莱恩·多兹(Bryan Dods)在10月的Stratasys的“制造业未来峰会”上介绍了一个这样的例子。&GE Power的技术&水。道兹(Dods)的客户包括大型发电厂,由于零件故障,它们每天离线可能会损失100万美元。如果可以设计和制造3D打印零件以使其快速启动并运行,它将改变传统设计,从而改变该服务行业的制造周期。

挑战就是机遇

通用电气 在增材制造领域的投资对于推动这项技术的发展来说是一个好兆头,但还有很长的路要走。尽管有新材料和质量控制方面的挑战,但似乎还有无穷的可能性。

“存在机会的领域—我们需要开发多种材料的功能,需要开发电导率的地方,我们需要能够嵌入智能功能和传感的地方—3D Systems总裁兼首席执行官Avi Reichental在GE的网络直播中说道。 “我们认为在单个制造箱中将加法和减法混搭的机会非常明显,以此扩大制造中的自由度和灵活性。”

通用电气 电力&Water's Dods同样乐观。

他说:“ 3D打印为我们提供了我们无法比拟的功能。” “通过允许公司做出可以设计的东西,它改变了商业模式。”

杰米·古奇(Jamie Gooch)是Desktop 工程的执行编辑。发送有关此文章的电子邮件至 [电子邮件 protected].

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