快速原型技术融合

R有趣的是，总部位于新泽西州皮卡汀尼的美国陆军装备研究，开发和工程中心（ARDEC）与佐治亚州斯文斯伯勒市的国家纳米技术制造中心（NNMC）取得了联系，寻求一种解决方案，为他们的一个项目进行两种原型制作同时保持每个过程之间的准确性。这是设计原型需求的一个例子，其中灵活性和准确性是关键。 3D打印的新兴功能已开始与传统的减性原型制作相结合，以满足此类需求。

RedEye在全球运营着超过150个AM系统，其中包括来自明尼阿波利斯总部的近100个。图片由RedEye提供。

结果是NNMC正在申请专利的多原型实验室（MPL）的发展。“他们（ARDEC）希望进行铣削，然后将糊剂精确地铺在加工的零件上。每次将零件从铣床移至NNMC的市场经理Calvin Close解释说：“用于沉积焊膏的机器会损失太多的精度。ARDEC要求我们找到解决方案。”

大型FDM机器（例如Stratasys的Fortus 900mc）使公司可以使用实际的生产级热塑性塑料生产尺寸为36x24x36英寸的零件，从而使其足够耐用以供最终使用。图片由RedEye提供。

快速原型发展

“ MPL的概念是将原型零件锁定在适当的位置，然后将不同的原型制作过程带到零件上，所有这些都在一台机器内完成。”结束解释。 “ MPL是一台多模块机器。每个模块或附件都执行独特的过程，例如3D打印，按需打印或激光固化。 MPL从其停放位置拾取一个模块（例如3D双增材印刷模块），然后在原型零件上执行该过程。该过程完成后，它将使模块返回其停放位置。然后，MPL拾取另一个模块，例如按需滴印模块，并在同一原型件上执行该过程。”

3D打印的速度和灵活性实现了零件合并，不同材料的实验，限量版的创建以及夹具的生产—以及在办公环境中方便地执行此操作的能力。

“ 3D打印可以用来应对许多行业中最独特的设计挑战，”总部位于明尼阿波利斯的Stratasys的RedEye项目工程经理Bill Camuel指出。 “我们的工程师经常通过将数十个零件合并为一个零件，并使曾经易碎的零件在结构上更稳定来帮助公司最大程度地减少组装。

NNMC的多原型实验室将加法和减法技术整合在一台机器中。

欧特克 DLS Group CAM产品经理Anthony Graves解释说，计算机辅助制造是一项成熟的技术，但它也将继续发展以适应当今的最新机加工或减法技术和策略。Camuel指出3D打印也可以成为一种与传统制造的桥梁，帮助生产零件更快，更便宜地到达客户手中。

“将来，您将开始看到一整套全新的用户，他们开始发现并利用减法制造的优势—从原型设计部门和小型公司开始，这些公司的用户通常不会与“机械师”或通常运行CNC机床的人联系在一起，”他说。 “为支持这一现实，Autodesk一直致力于提供真正开放或归类为'Open CAD'的技术。例如，我们正在为SolidWorks和Inventor的用户开发CAM解决方案。目标是完全集成，无缝的工作流程。”

随着3D打印和计算机数控（CNC）加工技术的发展，Grave指出：“越来越多的设计师和工程师在创建原型和设计生产中扮演更大的角色。从通常将此类工作外包的小型企业，到众包的初创公司，甚至是专业的模型店和原型制作部门，CAM是使设计人员和工程师能够进入机械加工和减法制造世界的工具。熟悉的用户界面和工作流程为用户提供了一个舒适的环境，使他们可以学习利用加性和减性技术所提供的优势。”

Autodesk的HSMWorks for SolidWorks软件的屏幕截图。图片由Autodesk和GTVC，Inc.提供。

尽管越来越多的设计工程师在产品设计过程的不同步骤中都使用了加法和减法技术，但NNMC的Close表示，将这两个过程整合在一台机器中会带来更多好处。

加减法多合一

“您可以印刷ABS塑料零件，并极其精确地加工表面—然后直接在加工表面上印刷铜轨。”

他说，MPL的另一个强大功能是在偏远地区生产零件。他说：“您可以在办公室里有一台机器，而在战区，南极甚至月球上可以有一台机器。” “在您的办公室设计和生产零件。当您对零件满意时，将代码发送到远程机器，即可远程生产零件。现在，您不必在那里发送零件，而可以在那里存放一些基础材料，并根据需要生产所需的任何零件。借助我们的3D摄像机或激光检测模块，您可以精确地检查远程零件的尺寸是否正确，以及目视检查该零件。”

MPL还具有在一台机器上生产全功能零件的能力。 “您可以生产一半的ABS塑料零件，直接在零件上打印铜迹线，使用拾取和放置模块添加分立组件，将零件焊接到铜迹线上，然后打印剩余的ABS塑料以完成零件，”解释。 “您刚刚制作了带有嵌入式封装电子产品的完整零件。一台机器上的任何其他现有技术都无法做到这一点。”

虽然这是事实，但有一些新移民希望遵循NNMC在过去五年中清理的道路，并且已经花费了超过100万美元用于开发MPL。

例如，Mebotics，LLC发起了一场Kickstarter运动，以支持其Microfactory，这被称为“第一台广泛使用的将增材制造和减材制造结合起来的机器，将机加工和3D打印集成到一个安全，自清洁，可联网的单元中。”

该公司表示，该系统与3D打印塑料零件一起，可以用木材或金属加工零件。它甚至旨在足够精确以允许用户蚀刻自己的微芯片。

截至发稿时，微型工厂的100万美元筹款目标中只有36,860美元已经实现，而筹款活动还剩14天。

这可能与AIO Robotics的Zeus的Kickstarter竞争活动有关，该运动声称是“第一个也是唯一一个允许用户通过触摸一个设备上的按钮即可进行3D扫描，打印，复印和传真对象的设备。 。”它在24小时内超过了100,000美元的筹款目标。虽然宙斯（Zeus）不包括减法技术，但它确实集成了3D扫描。

最近又进行了一轮众筹的另一款设备承诺可以对泡沫，木材，铝或黄铜等不同材料进行3D扫描，3D打印和铣削。截至发稿时，FABtotum的Personal Fabricator已将其50,000美元目标提高了三倍多，但在Indiegogo上的筹款活动还有25天的时间。

个性化制造商的添加面具有8.2 x 9.4 x 9.4英寸的外壳，以及设计为可与第三方机头互换的挤出机机头。对于减性原型，FABtotum要求进行PCB铣削，雕刻和CNC预钻孔。

随着越来越多的快速原型创新不断涌现，传统技术不断发展，设计工程师将从集成快速原型中获得最大收益。—无论是来自服务提供商，3D打印机，CNC机器还是它们的组合—进入他们的设计周期。

吉姆·罗密欧是弗吉尼亚州切萨皮克的自由作家。发送有关此文章的电子邮件至 [电子邮件 protected].

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