使用 3D 打印部件进行更好的质量控制

精心设计的夹具和固定装置可实现高效、精益的制造过程，但生产它们所需的工程投资可能仅限于资源受限的操作。在这里，我们向您展示 Markforged 如何使用我们的 Mark Two 打印机，通过使用 3D 打印部件开发更好的制造工具来改进我们的质量控制流程。

每台 Markforged 打印机的背后是我们的质量控制团队严格检查每个子系统的一致性和符合我们精密工程规范的保证。然而，对每台打印机的每个系统进行质量测试都是有成本的——每个检查步骤都会增加打印机的总制造时间，而较长的打印机在制品时间会降低我们快速响应不可预测的需求变化的能力。作为一家快速发展的小型公司，制造敏捷性对于满足我们不断扩大的客户群的需求至关重要。因此，Markforged 必须明智地了解我们如何验证制造中的子系统，无论是在实际检查过程中投入的时间，还是开发它所需的工程时间。出于这个原因，我们经常 3D 打印我们的制造夹具和固定装置，因为 Mark Two 打印机让我们能够快速制作原型、测试和部署流程改进，以有效利用我们的工程和制造时间。

我们的打印机使我们能够实现的快速迭代的一个特殊示例是我们在制造中使用的尼龙挤出机预加载校准夹具。挤出机是熔丝制造 (FFF) 3D 打印的基本组成部分之一。有关挤出机工作原理的快速、高级解释，请参阅 RepRap Squad 博客中的这份出色指南。

为保证不同打印机的打印质量一致，我们检查了我们所有的尼龙挤出机，以确保上图中提到的“夹紧系统”对尼龙丝施加的力符合我们的工程公差规范。该力由一对弹簧在挤出机内产生，弹簧的预载或初始压缩水平可以调节，以改变挤出机施加的力。最初，使用 Phillip 设计的夹具在打印机组装接近尾声时执行校准该挤出机的过程，该夹具由我们的机械工程师之一，专门从事机器仪器，并由我们用水刀切割并在室外机加工的零件组装而成相当长，两周的周转时间。虽然夹具产生了极其准确的结果，但实际接收和组装其零部件需要很长时间，我们发现需要在零件进来时修改设计，最后不得不花更多时间在我们的产品上重新加工它们。自己的数控铣床。从制造的角度来看，随着时间的推移，我们还发现我们从供应商那里收到的几乎所有挤出机都需要调整。由于原位 与将挤出机从组装的打印机上拆下相比，在已安装的挤出机上精确定位测量夹具更加困难，这会增加我们的打印机制造时间，因此我们决定开发一种夹具，可以快速测量从我们收到的一批挤出机制造商，同时仍然很容易接触到调整螺钉。

在开发新灯具时，我们考虑了几个设计要求。首先是制作一个快速的异地 — 关闭打印机 — 操作员可用于一次校准挤出机批次的验证设备。第二个是采用 poka-yoke 设计，以便挤出机以一种且唯一的方式安装到其插座支架中，防止操作员意外错误地校准挤出机。最后，我们希望占地面积相当紧凑——理想情况下在 12”x12” 的占地面积范围内，因为它可以安装在我们的制造工厂中，并且不会占用太多工作台空间。

Bennett 是我们的另一位机械工程师（您可能在我们关于活动铰链和弯曲元件的帖子中还记得他）制作了您可以在此处看到的最终校准夹具。整个系统基于 Omega 测力计（准确地说是 DFG35 系列之一）。尼龙挤出机插入下图中夹具左侧的插座中，浮动弹簧驱动惰轮为系统增加力，指向量规的测量探头。测力计组件连接到线性导轨上，使其可以沿着浮动惰轮的运动轴自由滑动。最后，一个带有浮动头的翼形螺钉穿过一个熔化的黄铜插件，这样旋转它就会将测力计压入带弹性的惰轮组件，而不会对测力计施加扭矩。

Bennett 为该夹具添加了许多独特的功能，这些功能对于 3D 打印和使用 Markforged 打印机的工业强度零件制造来说都是独一无二的。如下图所示，他利用了一种我们称之为“纤维条纹”的纤维铺放技术，每打印 20-40 层就添加几层纤维，从而生产出非常坚固的部件，同时保持成本和材料——高效的。此外，挤出机插座作为单个零件可以快速且廉价地生产，其几何形状需要使用多台机器进行昂贵的 CNC 加工。

最终产品现在存放在我们的制造工厂中，这使我们能够重新安排质量控制流程，以更有效地利用制造技术人员的时间，使我们能够将更多的 Mark Two 打印机交付给客户。