专家访谈：石墨增材制造的 Jonathan Warbrick 谈 3D 打印取得成功

随着生产的不断推进，增材制造服务局的格局正在迅速变化。服务部门比以往任何时候都必须更加敏捷，能够适应不断变化的行业。

Graphite Additive Manufacturing 是一家总部位于英国的 AM 服务提供商，提供工业 3D 打印解决方案。凭借与英国一级方程式赛车和赛车运动的紧密联系，Graphite 的解决方案包括生产零件、工具、概念模型和原型。

我们与 Graphite 的业务发展经理 Jonathan Warbrick 进行了交谈，讨论了它如何保持领先地位、AM 中的机会以及今天作为服务局取得成功需要什么。

Graphite 的使命是什么？

我们在 Graphite 的目标是帮助我们的客户使用增材制造找到最佳解决方案，从原型设计一直到生产。这包括帮助他们了解哪种技术和材料最适合他们的应用。我们与许多其他服务机构的不同之处在于我们也制造自己的材料。

我们的董事总经理 Kevin Lambourne, 在 Red Bull Racing 工作期间，他发现他无法从英国服务局获得技术知识来真正支持他管理的高端、顶级项目。

基于这次经历，Kevin 于 2012 年创立了 Graphite 以填补这一空白，成为设计师和工程师首选的增材制造服务机构，并为我们的客户提供一流的技术支持原型到生产。

英国在赛车运动创新方面处于世界领先地位，增材制造发挥了关键作用。所以在早期，我们的主要行业重点是一级方程式赛车和赛车运动。

从那时起，我们采取了多样化的措施，并将我们拥有的知识带入更广阔的市场。

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近年来，我们在汽车、船舶、航空航天和国防等行业的应用方面取得了巨大成功。我们仍然在一级方程式领域和赛车运动领域开展大量工作——这是我们的传统——但我们也为一系列制造中低批量生产的行业提供服务。

今天经营服务局是什么感觉？

对我们来说，业务一直非常积极，去年我们以高位结束。在过去三年中，我们实现了约 20% 的可持续增长，今年我们将再次看到增长 20-25%。

每年这个时候的挑战是重新设置，了解我们想要攻击的市场，同时加强我们与现​​有客户的关系。

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我们近期增长背后的驱动力之一是我们从原型设计转向生产——而且这种情况可能会持续很长时间。

在赛车运动中，我们倾向于发现数量相当少，交货时间也很短。

在制定可持续的商业计划和未来发展方面，我们认识到我们为一级方程式赛车和赛车运动客户提供了很好的解决方案。

对我们来说，关键是在急需项目的快速周转和稳定的中低批量生产之间取得真正的平衡。因此，我们推出了快递服务和经济服务。

这种转变带来了许多挑战，例如质量标准、可重复性、检查、可追溯性和改进后台系统。

这些是我们一直在做的事情一直在积极采取措施解决问题，从招聘新员工到去年 9 月搬入更大的工厂。所以我们有一些成长的空间，这很棒。

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我们近年来面临的另一个挑战是缺乏自动化来管理我们的一些低价值订单。在调度作业方面，这些占用了大量时间。工作流自动化软件为我们的业务带来了巨大的好处，使我们能够使我们的工作流更加简化和自动化。

对于许多服务局来说，诱惑是尝试为所有人服务。有这么多不同的材料和技术，专注于某些领域并提供服务更为重要。

我们必须非常小心，以确保我们所享受的增长是可持续的。这意味着我们会根据客户当前的需求以及他们在 6 到 12 个月后的需求进行这些投资。

您如何权衡是否投资某项技术？

向您的客户介绍这些新技术和材料，了解特定技术的局限性和功能，并确信有需求，这在很大程度上是非常重要的。

对我们来说，这意味着真正的数据驱动。我们尝试并了解每一项新技术，并打印测试部件以了解它可以做什么和不能做什么，然后再进行跳跃。

所以这归结为与您的客户保持密切联系，引入新技术，并确保在您对机器进行任何大笔投资之前，无论是 SLS、SLA、MJF 还是 FDM，那里确实存在需求。

例如，过去两年来，我们一直在向客户介绍惠普的 Multi Jet Fusion 技术，确保他们充分了解该技术的局限性和功能。

您如何描述增材制造行业的现状？

在提供具有成本效益的制造解决方案之前，该行业还有很长的路要走。但这种情况正在迅速改变。

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提供更多生产解决方案的空间很大，特别是在金属和高性能塑料方面。

英国超级跑车制造商就是一个很好的例子。这些车辆的许多引擎盖下、驾驶室内部件现在都在 3D 打印。我们的一位客户正在使用增材制造来减轻重量、提高性能，但打印质量至关重要。

简单的部件，如通风口和挡风玻璃周围，以前永远不会被打印出来，因为该技术被认为更多地用于原型制作。现在，它们已成为那些真正高端市场的常用应用程序。

这主要是因为数量是正确的——我们谈论的是一个特定模型的几百个零件。如果他们需要数千个零件，则可以使用注塑成型等传统技术进行更便宜的制造。但对于小批量，3D 打印将更具成本效益。

直到最近，增材制造现在可以提供模仿注塑替代品机械性能的优质材料，并且成本低廉- 这些中低批量生产运行的有效解决方案。

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降低成本的空间也很大，而且这肯定会及时发生。例如，SLS 和 MJF 已被证明是两种技术，可确保您找到合适的价格点，从而能够与传统注塑成型和其他制造形式竞争。

最后，该行业还需要改进零件的后处理和精加工，使其更加自动化和更具成本效益。

所需的许多后处理都是非常手动的操作。我们仍然在车间花费大量时间手动清洁、打磨和喷砂零件。为了节省时间和金钱，我们需要尽可能多地自动化后期处理。

公司开始在内部进行更多的 3D 打印。您认为这将如何影响服务局市场？

这将与注塑成型和其他制造形式等技术发生的情况非常相似，尤其是在汽车等行业。本质上，汽车原始设备制造商不制造任何东西，他们在大型生产线上组装零件。

随着增材制造等新技术的出现，公司将在内部采用它以确保他们获得最佳效益和成本节约。但这并不一定意味着他们需要在内部制造所有这些部件。

目前，购买机器和升级的动力确实很大。随着时间的推移，这将再次消散，就像汽车中使用的几乎所有其他技术一样。他们将外包零件并确保按时交货。

最终，会有一个平衡。以大众汽车为例。他们在车间有大量 FDM 机器打印零件，以支持他们的制造过程。但他们仍在将大量打印部件外包给其他服务机构。

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现在，有一种将所有 AM 生产带入内部的诱惑，但随着公司意识到您需要大量机器来满足未来的生产需求，这将对人员、车间空间和成本产生影响，这种情况将会改变。最终，您将始终需要良好服务机构的支持。

Graphite 开发自己的材料的方法是什么？

这真的源于我们的早期，当时我们主要为英国一级方程式车队服务。

使用 3D 打印的动力是有可能制造出最坚固、最坚固、最轻的部件来安装在他们的汽车上，这样可以在赛道的一圈内节省几分之一秒的时间。

我们调查了市场上的情况并开发了我们的碳填充 SLS 尼龙。

从本质上讲，我们用尼龙 PA12 底座的短股填充碳纤维。如果股线太长，您会看到纤维从零件中伸出来——您获得了出色的机械性能，但零件看起来很糟糕。但是，如果这些碳纤维股线太短，就会损害机械性能。

我们已经开发出我们认为是绝对最佳长度的纤维来填充我们的尼龙材料，以增加额外的刚度和强度。我们的材料具有明显优于传统 PA12 或 PA11 的机械性能。有更好的刚度、强度和断裂伸长率。

在早期，我们只使用碳填充尼龙 SLS。市场的反馈非常好，它成为一级方程式赛车和赛车世界中的首选材料。

除了刚度和强度之外，客户还欣赏其自然的深灰色和黑色外观该材料。它看起来像是一种随时可用的工程级塑料。您不需要像使用传统 SLS 尼龙那样对材料进行染色。

但是我们有一些客户不一定需要刚度、强度和优质的机械性能。他们想要的是一种真正轻量级的尼龙，因此我们开始开发石墨填充尼龙 SLS。它在材料中仍然具有一定密度的碳纤维，我们用石墨粉填充它以增加一些机械性能并使零件在机器上看起来自然深灰色/黑色。

我们现在出售石墨 SLS 是碳 SLS 的三到四倍。 Carbon SLS 仍然是一级方程式车队和赛车界的首选材料。但船舶和汽车等行业正在寻找更具成本效益的生产解决方案。石墨 SLS 的成本效益可能比碳高约 30%。

我们还研究了许多轻质聚合物，我们正在努力开发新的创新材料，使我们在竞争中领先一步。

我们目前正在研究一种新的超轻质 SLS 材料，甚至比我们的碳还轻。有了这种提高混合动力和电动汽车性能的动力，减轻重量已成为与我们合作的许多设计师和工程师的关键考虑因素。我们希望继续提供增材制造解决方案来应对这些挑战。

复合材料怎么样？

目前复合工具市场有很多工作要做。再一次，这又回到了我之前所说的关于使零件更轻、更高效的驱动力。

许多用金属制成的零件现在被认为是用碳纤维制成的。因此，我们有意采用多种材料和技术来支持复合材料行业。

这包括 3D 打印可溶性和提取心轴、陶瓷 SLA 模具、高温 FDM 材料以及夹具和固定装置。我们认为复合材料市场非常适合增材制造，并建立了许多技术合作伙伴关系。

您如何描述当今 AM 服务局的前景？

目前有各种各样不同类型的服务机构。但是因为 3D 打印的准入门槛如此之低，您可以在几台台式 FDM 机器上花费几千英镑，突然间您就有了一个服务机构。

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但我认为总的来说，这对行业来说是一件好事。竞争是推动行业向前发展的关键，因为它推动了发展和创新。

那里有一些非常完善的优秀局。但是很少有机构在做 Graphite AM 正在做的事情。在我们的技术知识和生产我们自己的 SLS 粉末方面，我们在英国是独一无二的。

展望未来，我认为未来几年会有很多并购。主要由航空航天业推动。锁定从采购材料到生产的 AM 过程是飞行批准零件的关键。这可能会在未来几年内导致行业内发生很大变化。

对于那些能够开拓市场并继续提供服务的局来说，未来看起来非常光明。

您能分享一些您有幸参与的成功案例吗？

最近的一个案例研究是针对大型汽车零部件供应商 Nifco。随着电动化和传统汽油和柴油内燃机的推动，目前非常需要减轻重量并提高电动增压系统的效率。

所以我们一直与 Nifco 合作开发轻型发动机支架——传统上由铝加工而成的零件。我们与研发团队合作，生产出更具成本效益、重量更轻的部件，可以用 Graphite SLS 打印。这是同类产品中第一个 3D 打印的发动机支架，反馈非常好。

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另一个与 FT Technologies 合作，该公司生产无人机和环境传感器，可在世界上一些最恶劣的环境中运行。由于环境传感器面向无人机市场，因此他们需要一种非常轻便且耐用的材料。

这个过程大约在一年前开始。我们从一些概念设计开始，并制作了许多原型。 3D 打印的美妙之处在于，您可以比使用传统方法更快地调整设计、开发零件并将产品推向市场。

经过几次设计会议和对原始文件的几次更改后，该组件于去年 9 月推出。该部件现已投入生产，前 100 台已发送以评估市场，反馈非常好，是使用 3D 打印进行原型制作一直到生产的一个很好的例子。

要了解有关石墨的更多信息，请访问： https://graphite-am.co.uk/