【機床商務(wù)網(wǎng)欄目 科技動態(tài)】當(dāng)我們提到“核心任務(wù)部件”時，可能會聯(lián)想到渦輪葉片、燃燒器或機械控制系統(tǒng)，它們通常與航空航天有關(guān)。換句話說，這些部件的故障會引發(fā)某種形式的人類災(zāi)難。
 

 

　　核心任務(wù)部件只是應(yīng)用程序操作所必需的部分，主要包括葉輪，泵和工業(yè)應(yīng)用的流形，從洗衣機到葉輪機械。
 

　　在過去的50年里，總部位于德克薩斯州的Knust Godwin一直致力于為能源、航空航天和石油和天然氣行業(yè)的關(guān)鍵任務(wù)部件的精密加工，包括車削和鉆井作業(yè)的復(fù)雜幾何部件由鉻鎳鐵合金、鈦和其他材料的生產(chǎn)。由于它們的組成和設(shè)計的復(fù)雜性，這些部件通常會產(chǎn)生高昂的成本，并需要較長的交貨時間，來獲得鑄件并建立必要的定制工件。
 

　　正因為這些零件結(jié)合了復(fù)雜性和高價值的特點。導(dǎo)致了該公司在2010年左右開始試驗加法制造(AM)，特別是粉末層熔合金屬AM工藝。該公司的技術(shù)副總裁Mike Corliss表示，將金屬3D打印技術(shù)納入其生產(chǎn)能力的決定，只是一種向新技術(shù)發(fā)展進化的演變。這與幾十年前計算機數(shù)控(CNC)加工，甚至新型切削工具在該行業(yè)的轉(zhuǎn)變沒有什么區(qū)別。
 

　　“你需要看看你的產(chǎn)品，然后問，‘(添加劑)有意義嗎?你必須要有遠見，才能夠?qū)崿F(xiàn)這項技術(shù)的能力。我記得40年前，我讓我的老板考慮插入刀具。他對于價格不太滿意，但是當(dāng)他看到插入式銑刀的產(chǎn)量時，他突然表態(tài)了，‘多買點，多買點!’對于添加劑，我認(rèn)為一旦你了解了它的功能，就會出現(xiàn)這樣的情況:一下子購買很多，因為你可以看到AM的效果。”
 

　　17個步驟移除
 

　　Corliss特別指出，與傳統(tǒng)制造方法相比，AM能夠帶來生產(chǎn)效率的案例就是渦輪機械和熱交換器。生產(chǎn)傳統(tǒng)的熱交換器需要幾個加工步驟，從清洗原料到釬焊準(zhǔn)備，再到焊接、加工、堆垛和測試。總的來說，這些部件的傳統(tǒng)制造包括26個步驟，有人稱之為從開始到結(jié)束的勞動觸摸時間。
 

　　當(dāng)該公司開始3D打印熱交換器時，Corliss表示，它能夠?qū)⑦^程從26個步驟合并到9個步驟。他說：“我們打印它，準(zhǔn)備和清潔它，如果有必要，電火花線切割去除支架，然后熱處理它，并在壓力測試前加工后的表面光潔度。”為了進一步減少工藝步驟，公司購買了Velo3D藍寶石打印機，可以實現(xiàn)幾何懸垂的無支架打印。激光和其他3D打印過程中的構(gòu)建參數(shù)的超調(diào)特性使該設(shè)備能夠?qū)崟r適應(yīng)，有時可以克服對支撐結(jié)構(gòu)的需求，這些支撐結(jié)構(gòu)通常用于固定金屬3D打印部件，以防止打印過程中的熱變形——這些支撐后面需要移除。Corliss表示，由于該系統(tǒng)可以自由打印薄壁和低角度，不需要支架，也不需要冗長的后處理步驟，使生產(chǎn)效率得以提高。
 

　　Corliss認(rèn)為，“如果我們能夠減少后處理，那么終產(chǎn)品將會變得更好，并更快地推出市場。另外，在藍寶石系統(tǒng)上打印的表面均勻性—如3D打印葉輪葉片上的低角度懸挑表面—是降低客戶成本和交貨時間的關(guān)鍵因素。3D打印能夠產(chǎn)生比鑄件更精確的表面。在Knust Godwin采用金屬增材制造技術(shù)的過程中，要學(xué)習(xí)了解哪些表面需要加工以降低粗糙度，而哪些表面可以保持現(xiàn)狀。“我們必須學(xué)會如何適應(yīng)：我們的后處理過程是什么，以及我們留下什么來打印？”Corliss表示，盡管公司決定對現(xiàn)有員工進行再培訓(xùn)，讓他們運行3D打印設(shè)備，而不是雇傭AM專家，但到了那個時候，采用AM的困難障礙已經(jīng)被掃清：說服領(lǐng)導(dǎo)層相信AM是值得投資的。Corliss認(rèn)為，做出明智決定的方法是在減法和加性過程之間建立一個詳細(xì)的成本分析比較，一步一個腳印。
 

　　“我們分析了產(chǎn)品的所有成本。一個焊接接頭要多少錢？比如說，一個焊接接頭的平均價格是100美元，而單個部件的成本是20美元。現(xiàn)在，如果焊接失敗了，費用又是多少？“眼下，公司的設(shè)計工程師已經(jīng)熟練地將以前焊接過的部件組合成一個單獨的部件，消除了缺陷，并加強了該部件的整體完整性。對于Knust Godwin的客戶，尤其是石油和天然氣行業(yè)的客戶來說，這是他們愿意采用3D打印部件進行實地作業(yè)的關(guān)鍵因素。
 

　　“如果油田關(guān)閉，客戶會對你處以多少的罰款?我們從來不想回答這類問題，”Corliss說，“你永遠都不想面對這些問題，因此，這就是為什么我們需要確保我們AM部件的制造質(zhì)量達到或者超過傳統(tǒng)減法部件的要求。”
 

　　(原標(biāo)題：Here Is Why Knust Godwin Decided to 3D Print Mission Critical Parts)