3D打印 增材制造是否准备好进行批量生产？

小批量和大批量生产有点不兼容，因为要想产品价格越低，更重要的是生产数量要高。虽然增材工艺还没有准备好用于大规模生产，但它们可能能够缓和这些冲突的利益。

增材制造工艺正在越来越多地为批量和单部件生产的结合提供新的机会：与优秀的工匠一样，3D打印机非常通用，可以生产不同的物体，而不需要巨大的初始投资。在结构成本方面，由于修改成本极低，所以无论是生产几千个不同的还是相同的几何形状都没有差别。注塑机制造商Arburg，Loßburg，德国是同时使用两种制造技术的国家。他们说，注塑，增材制造和工业4.0技术的组合使他们能够生产客户定制的大型系列部件，批次大小最小为1。

Arburg研发主管Eberhard Duffner博士介绍了增材系列零件生产的最新技术：“最近，Arburg提供了一些材料和材料组合，这些材料和材料组合具有生产系列零件的真正潜力，并且只能由Freeformer打印机以这种特定方式加工。”根据Duffner介绍，有各种各样的可用材料，包括阻燃的PC/ABS混合物，实验组件“Nautilus齿轮”用这种材料制造，双组件行星辊由弹性热塑性聚氨酯（Elastollan）和可生物降解的聚羟基脂肪酸酯（Arboblend）制成，由生物聚酰胺（Grilamid）制成的胡桃钳，以及由可吸收的医用聚交酯（Resomer）制成的植入物-其在一定时间后在体内自行溶解。

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一些生物塑料的加工特别值得注意。汽车工业被认为是Freeformer打印机的可能应用领域-例如，增材制造可以在预批量生产中用于少量产品生产。在询问开发优先级时，Duffner说，如果在批量生产中使用增材制造技术，组件设计必须满足生产过程的要求。在这方面还有很多未解决的问题，例如适当的设计指南。关于批量生产的适合性的另一个重要主题是批量大小为1的产品质量特性的可预测性，因为这些取决于许多可变部分和工艺参数。目前，打印零件的质量主要根据“时尚”标准，如表面或制造时间进行评估。

推动大规模定制

相比之下，机械制造商的开发专家说，机械性能，如拉伸强度，抗撕裂性，密度或原料化学性质的变化对于“真实”功能组件的增材制造至关重要。当被问及短期趋势时，黑森林的专家这样说：“一般来说，不断增加的产品多样性，特殊客户特定的小批量解决方案和短的生命周期，这些将是越来越多的塑料加工操作将增材制造系统集成到其操作中的依据。”

在2015德国国际塑料加工展览会上，Arburg展示了三种用于工业增材制造的Freeformer打印机。在“生产效率”的主题下，两个展览展示了“Arburg驱动的工业 4.0”概念，生产用于大规模定制的个性化大批量注塑件。为了使Freeformer打印机自动化，Arburg的专家们集中了他们的才能设计出了一个在增材制造领域真正独一无二的解决方案，该公司说。 该机器现在具有Euromap 67接口，使它能与机器人系统通信。机器的盖子完全自动打开和关闭，部件支架也能自适应。

对于工具和模具制造商，金属增材制造是运用的越来越多的技术，因为其允许，例如根据需要制造用于近轮廓冷却通道的复杂形状。慕尼黑附近的EOS Krailing是金属激光烧结技术的专家。从铝，高强度马氏体时效钢，不锈钢和钛到镍和钴-铬合金中选择材料能够灵活地生产金属部件。最近，公司推出了材料“EOS不锈钢CX”，一种极其耐腐蚀的高强度钢，具有优异的硬度。当被问及关于增材制造的争论时，Peter Segrodnik说：“通常，增材制造在传统生产达到极限的领域具有优势。”根据Segrodnik的说法，该技术在构造，设计和生产方面必须重新审视来找到可行的方案，以便增材制造实现“设计驱动的制造过程”，其中设计决定生产-而不是相反！这清楚的表明增材制造旨在生产难以用传统技术制造的单个几何形状产品。EOS提供高度的设计自由度，功能优化和集成，以合理的平均成本进行小批量生产以及高度的产品个性化-批量生产也可以实现这些。这使得可以在小批量生产中利用增材的优点-在用现有技术不能生产的部件制造中的存在巨大优势。

工业化增材制造

在上一届法兰克福国际精密成型及3D打印制造展览会上，工业化，包括如何将增材制造移植到大规模生产是一个主要的话题。例如，参观者能够虚拟地探索Additive Industries的Metal-FAB1工业金属增材制造系统，在这次展会上是其全球首次亮相。它说，通过提供模块化3D打印系统和无缝集成的信息平台给高端和苛刻的工业市场，埃因霍温（荷兰）公司致力于将功能部件的金属增材制造从实验室带到工厂。该公司解释说，该机器的多个构造室具有单独集成的粉末处理能力，使得这种工业3D打印机首先在单个机器中同时使用多达四种材料。此外，越来越多的提供补充技术的公司正在合作，将增材制造提高到下一个水平，包括模具制造部门。

增材制造能够生产具有随形冷却的金属模具插件，以确保和控制较短周期内的温度均匀性。GF加工解决方案部门和EOS合作将增材制造集成到公司的生产过程中，因为增材制造不是作为模具车间的独立技术使用。EOS创始人Hans J. Langer博士说：“我们与客户一起开发的许多解决方案都是增材和减材工艺的结合。“因此，从战略角度来看，与模具领域的领先机床公司（在这种情况下为GF加工解决方案部门）合作是一个合理的步骤。”

基于被检验和成功的EOS技术 - EOS M 290 DMLS系统 - 新的Agie Charmilles AM S 290工具解决方案旨在满足模具行业使用增材制造生产创新模具插件的需求。GF和EOS将增材制造机器集成到模具插件的生产过程中，包括必要软件，与下游机床自动化链接和测量设备。

当被问及挑战时，EOS的专家说：“公司关于引入增材制造工艺的挑战通常是，特别是在开始它们仍然由传统制造工艺驱动。组件一般以通常的方式设计，并且没有被优化以满足增材制造的特定需求。”因此，开始时生成方法的好处没有被充分发掘。在这一点上，重要的是放弃旧的思维并一贯应用增材制造的设计指南。Arburg支持这一需求，因为Loßburg公司一般坚持适合的设计指南。

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人的因素仍然是最重要的方面之一

机床用户了解Mapal是一家全球领先的精密刀具供应商，总部位于德国Aalen。公司的一个特别优势是使用夹紧工具进行精密加工。Mapal研发部主管Dirk Sellmer博士表示：“增材制造最大的优点是其提供了特殊设计可能性。”增材工艺使设计人员免受常规生产的限制，并提供高度自由。它需要更少的安装时间，即使小批量仍然能够以低成本生产，Sellmer解释说。另一个优点是生产的材料效率更高，例如通过工具内部的一体化肋结构达到这个目的。

然而，人的因素肯定是最重要的方面之一！目前的设计教育主要关注常规生产，但3D打印机的设计需要一种新的思维方式和实行适当的资格认证措施。

本文首次发表在www.etmm-online.com。

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