专家访谈：MELD Manufacturing 首席执行官 Nanci Hardwick 关于发挥金属增材制造潜力

MELD Manufacturing Corporation 开创了一种全新的技术，可以在不熔化的情况下对金属进行 3D 打印。十多年来，这项技术一直在与科技公司 Aeroprobe 合作开发，之后 MELD 于 2018 年春季分拆为子公司。

MELD Manufacturing 于 2018 年 4 月推出大型 B8 机器，进入金属 3D 打印市场。B8 挑战典型的粉末床金属 3D 打印工艺，采用基于摩擦的固态制造工艺搅拌焊接。使用摩擦和压力将金属粘合在一起而不熔化，开辟了 MELD 技术独有的众多优势。

本周，我们很高兴与 MELD Manufacturing 首席执行官 Nanci Hardwick 交谈，讨论 MELD 与其他金属增材制造工艺的不同之处以及该技术将在未来制造中发挥的作用。

MELD 制造背后的愿景是什么？

MELD Manufacturing 是一家女性拥有的小型企业，于去年成立，位于美国弗吉尼亚州。

自推出以来，我们一直很忙，去年获得了很多精彩的认可，并以 R&D 100 奖结束了 2018 年。这是一项国际竞赛，旨在表彰所有行业和国家/地区的最具创新性的新产品，仅选出 100 项。

我们的使命是彻底改变制造业并实现目前不可能实现的目标，例如修复无法修复的产品.在 MELD，我们在增材制造方面的应用比其他 AM 公司要广泛一些。它包括更广泛的用途，从材料本身开始，继续通过增材制造零件的能力，然后通过能够修复已经创造的东西继续提供更大的价值。

我们觉得今天，增材制造产品和设计仍然存在局限性，但 MELD 可以提供一个机会，让我们从一开始就创造出真正为实现最佳性能而设计的产品。

您能解释一下 MELD 技术的工作原理吗？

我们的技术非常独特。 MELD 的基本属性是它是一个固态过程。大多数金属添加剂或传统工艺都需要熔化金属。然而，在不熔化的情况下加工金属的可能性创造了一些令人兴奋的好处。

MELD 背后的技术相当简单，这是其最大的好处之一。

我们有一个中空工具，我们可以通过它传递材料。该工艺可以适应各种不同形式的材料，包括粉末、片状碎片或实心棒。

无论是什么材料，它都会进入旋转工具，在那里极大的压力和摩擦力不仅使我们添加的材料发生塑性变形，而且使我们沉积的材料发生塑性变形。

当两者都处于塑性变形状态时，我们可以直接将两者搅拌在一起。考虑这种方法的最简单方法是作为一种添加剂摩擦搅拌过程。

搅拌作用会分解单个材料晶粒，形成精细的晶粒结构，从而提供增强的强度和性能特性，包括腐蚀和抗冲击疲劳性能。

这个过程可以在添加的内容和添加的内容之间建立良好的联系。这使用户不仅可以制造新零件，还可以对现有零件进行修复、涂层或添加功能。

这个过程非常灵活，因为它发生在我们使用的材料的熔化温度以下。因此，我们可以处理最广泛的材料，包括不可焊接的金属或无法用于基于融合工艺的材料。

我们可以处理形状更广泛的材料，如粉末、碎片和实心棒或线。 MELD机器在材料输入方面没有任何规格或要求，这在添加剂领域非常独特。事实上，其他一些增材制造设备制造商对其原材料要求的公差非常严格，以至于他们要求用户从他们那里购买材料。

MELD 是一种开放式增材制造工艺。大多数金属添加剂设备周围都有一些容器。该容器用于产生真空或排出氧气并引入非氧气体，如氩气。使用 MELD 等工艺，当您不熔化金属时，您不必像其他工艺那样担心吸氧。这也导致了更经济、更安全和更环保的添加剂过程。

此外，开放的氛围允许极其可扩展的过程。使用封闭式大气 3D 打印机，如果您想制作更大的零件，您必须找到一个更大的容器来操作您的流程。但对于 MELD，情况并非如此。现在考虑用于添加剂的一些应用是非常大规模的东西，例如船舶、航天器、专门用于维修的桥梁。 MELD 是一个开放的气氛过程，在此类应用程序中为您提供了很大的自由。

继续优点列表，我们的技术功率非常低，因为它不使用激光。材料沉积速率非常高，成品零件几乎不需要后处理，因为沉积的材料已经完全致密。这意味着您不需要任何第二步来制作最终零件，例如热等静压 (HIP) 或烧结。

该技术与其他金属增材制造方法相比如何？

所有流程都有机会和最佳用例。单一流程无法满足所有需求。这就是为什么了解每个过程的独特属性很重要。对于 MELD 而言，与其他金属 3D 技术相比，它的独特之处在于它是固态的。

我们是唯一能够缩放和构建或修复非常大部件的技术。另一个独特的功能是，您可以将现有零件放入机器中，然后添加其他材料，无论您是想要在非常轻的材料上涂上耐磨涂层，还是想添加材料来修复磨损的表面。

事实上，这是一个较低的热量过程，这意味着我们产生的残余应力更少，这体现在减少的变形上。 MELD 可以在非常薄的板上放置相当多的材料而不会变形。这使得 MELD 对汽车和航空航天行业产生了极大的兴趣。

想象一下，您制造飞机机身面板。使用传统方法，您将采用 4 英寸厚的铝板并加工出 80% 的材料，以获得带有肋加强筋网的薄板，其重量最小，但结构强度和性能最高。使用 MELD 工艺，我们可以从一块非常薄的板开始，并在不产生会破坏该板的残余应力的情况下添加这些肋加强筋。

MELD 技术的另一个不同之处在于它支持最广泛的材料，而有些 AM 机器只能接受一种或两种或三种材料。

回归对于我们真正要去的地方，我们还提供了一个实际创造材料的机会。使用 MELD 机器，您可以原位创建自己的合金和金属基复合材料。

如果您从总体上考虑增材制造的价值主张，就原型制作而言，它使公司有机会非常快速地评估零件的新几何形状。 MELD 将为新材料的评估提供相同的价值主张。我们技术的用户可以定制他们的合金配方，然后进行测试以支持新合金的优化工作。对我来说，这是该技术提供的最令人兴奋的机会之一。

此外，MELD 是唯一一种证明可回收材料的技术。例如，您可以从机械车间获取机器芯片并使用 MELD 机器制造零件。就该过程的绿色和环保程度而言，这是一个巨大的差异化因素。

最后，当您将这些优点中的一些放在一起时：它的功率低、不排放气体且非常易于使用——这些特性共同使 MELD 工艺在便携性方面非常有吸引力。这对像美国陆军这样希望将附加能力带入战场的组织很感兴趣。在现场拥有大型设备的发电公司也将从使用添加剂中受益，以最大限度地减少停机时间并在需要时进行维修。

是什么让金属 3D 打印对您提到的行业如此有吸引力？

到目前为止，我还没有发现一个行业不能受益于增材制造，尤其是 MELD 技术。添加剂在材料和工业应用方面有很多优势。金属只是迈向真正定制的整个过程中的一小步。

效率、成本节约、性能改进、修复能力、减少总体投资和更换、最小化物流尾翼——所有这些AM 提供的优势适用于我遇到的每个行业。

金属，尤其是在每个行业中都有使用。我们倾向于考虑刚刚制成的金属成品。但事实是，没有任何制造商在其产品生产中不使用金属。这意味着任何产品的制造商都可能从 AM 中受益。

您如何描述增材制造的当前状态，以及您如何看待未来五年的发展前景？

我们仍处于新时代的曙光之中。现在人们谈论工业 4.0。我认为我们的目标是 5.0。

在短期内，我们主要关注产品制造的最后阶段。我们考虑现有产品以及如何以更少的时间、成本、重量和更少的步骤制造它。

在较小程度上，重点是在此之前的阶段，即考虑和定义整个部件的不同性能要求。我相信真正的演变是在我们考虑材料选择、设计和性能要求的阶段。例如，我们可能需要一个在一个区域具有抗性但在另一个区域具有更大延展性的零件。

当所有这些要求和变量都从产品的概念中考虑，当它只是这种同时评估和优化产品各个方面的协同努力时，那么我们将发挥所有潜力增材制造。

您认为增材制造行业加速采用该技术需要克服的最大挑战是什么？

我看到的一个共同挑战是缺乏内部专业知识和能力。通过与范围广泛的公司的交流，制定增材战略的责任往往落在一个人身上，对他们来说，这是一项额外的责任，而不是主要的责任。

加快增材制造的采用，公司必须将资源分配给内部冠军。

公司规模与公司在 AM 方面的专业水平之间是否存在相关性？

不，它变化很大。有时小公司能够更快地行动并更快地做出决策，因此决定他们将追求添加剂可以以最大速度带来的竞争优势。

有时它不一定像资源一样重要使变化率最大化的能力。改变很难，特别是如果你已经有一套做事方式的话。必须改变它或适应它始终是一个挑战。

对于希望采用金属 3D 打印但不知道从哪里开始的公司，您有什么建议？

有一些简单的标准可以用来构建评估 3D 打印技术的框架。这些包括产品尺寸、产品材料和潜在部件的性能标准。

对于任何给定的任务，所有添加剂工艺都有其优点和缺点。然后棘手的部分是查看具有某些材料规格和性能要求的现有零件，并考虑我们如何使该零件更好、更快或更便宜。

一旦我们掌握了增材技术的所有功能，我们将迅速了解如何改进的想法。这个原始标准列表作为起点很有帮助。此外，认识到无论是什么激发了对添加剂的兴趣，它都会随着教育和对添加剂使之成为可能的熟悉而增长。

MELD 制造的未来是什么样的？

我们将朝着我认为的工业 5.0 迈进：今天仍然分离的功能的综合。我们将继续展示当您将材料设计与产品设计相结合并允许通过零件进行变化和定制时的可能性。

这种定制和零件本身变化的想法是我们下一步要去的地方，这需要将材料科学、材料设计、机械和电气工程结合起来。 MELD 特别可以帮助将这些结合在一起。我们将继续推动增材制造超越零件制造的理念，使其能够添加耐磨或防弹涂层或添加功能以定制、加强或修复零件。我们面前还有很多机会。

今年，我们将推出另一个设备机器平台，以增加我们的生产线，该平台具有更大的构建空间，以立方英尺而不是英寸为单位。

此外， 2019年将为运营商带来认证课程。我们将成立一个研究联盟，然后显然会参加很多活动，演讲和展览。

最后，在让更多女性进入 3D 打印领域方面，您是否看到了任何进展？

这是一个很好的问题。我最近在沃尔沃卡车主办的制造业女性活动上发表了讲话。这是一场男女老少都参加的盛会。我喜欢的一件事是参加一个小组讨论我们的旅程以及每个人在生活中所经历的曲折道路。

我从中得到的一件事是，女性是勇敢、有能力和勇敢的。他们可以互相支持，不必走直线或做出牺牲就可以到达目的地。

对我来说，成为全新技术的一部分是非常令人兴奋的。这确实是我们一生中的一场革命，我们将看到当今人们无法真正表达的变化。我认为成为其中的一份子很棒，我希望它会表明任何人都可以做任何事情。他们只需要愿意冒险。

要了解有关 MELD 制造的更多信息，请访问：meldmanufacturing.com