小型制造商如何利用增材制造

作者：戴夫·皮尔森

“我听说增材制造是推动我们行业创新的关键，但它如何真正实现价值？”

“我们已经研究了一些增材制造机器，但是当我们试图消除我们的资本支出时，我们如何证明这些费用是合理的？”

“增材制造值得投资吗？”

每次我通过 MEP National Network™ 为中小型制造商 (SMM) 主持或参加增材制造会议时，我都会提出这样的问题。作为俄亥俄州制造扩展合作伙伴 (MEP) 的一部分 MAGNET 的高级产品开发工程师，我的目标是教育 SMM 和其他 MEP 中心了解增材制造如何帮助小型企业与大型工业企业竞争。

我这样做的部分原因是，俄亥俄州 MEP 参与了 2017 年 NIST MEP 授予宾夕法尼亚州 MEP 的奖项，与专注于增材制造的美国制造协会 America Makes 合作。该研究所与工业界、学术界、政府和非政府机构合作，创新和加速增材制造和 3D 打印，以提高美国的全球制造竞争力，通过我们的合作伙伴关系，俄亥俄州 MEP 正在协助 MEP 中心和 SMM 采用增材制造战略，包括有关 ROI 收益和设备购买价格合理选项的指导。

那么，增材制造有什么大不了的？

对于那些已经熟悉 3D (3D) CAD 技术的人来说，增材制造是下一步。从本质上讲，3D CAD 是利用增材制造的基础。一旦您掌握了 3D CAD 的核心能力，您就可以过渡到增材制造。

小型制造商从增材制造中获得投资回报的方式

最初由麻省理工学院开发

，增材制造添加一层又一层的材料来“打印”一个 3D 对象或零件。这些部件可以由多种材料制成，包括塑料、金属、陶瓷或混凝土。

增材制造可以帮助 SMM 实现显着的投资回报率：

• 改进他们的工业工具流程
• 生产更多高价值、低运行量的零件
• 为他们的行业和他们的客户创造高度定制的产品

该技术还使制造商能够为研发流程进行更具成本效益的原型设计。增材制造可以快速有效地将用户体验提取到模型中，因此制造商可以生产和评估 3D 打印原型。重复的反馈循环可以为更多增值部件产生更多想法。

航空航天和医疗制造商已经看到增材制造带来的投资回报收益。如今，越来越多的小型制造商正在使用它来过渡到更加数字化的库存，您可以支持 40 个具有不同 SKU 的零件，而具有相同 SKU 的零件则为 5000 个。

假设您是一家生产砂型铸造或专用工具的公司。我帮助这些公司在几周而不是几个月内学习如何使用增材制造来打印这些零件。由于创建零件所需的提前期更少，因此可以更轻松地过渡到数字库存。

具有战略头脑的制造商正在转向增材制造，以与行业内的大型企业竞争。但是，对于这项技术如何真正在短期和长期内创造价值，大多数 SMM 仍然存在很多问题。

以下是我从 SMM 和其他 MEP 中心收到的一些最常见的增材制造问题。

问：哪些具体应用可以从增材制造中受益？

您的工厂是否使用注塑成型？增材制造允许设计和建造冷却通道以适应模具的轮廓，从而提高冷却性能。这个过程延长了模具的寿命并减少了浪费。

这项技术在轻量化方面也更有效，有更多的材料可供选择，例如轻质塑料和复合材料。该工艺还使用更少的材料，同时提高了零件性能。

如果您目前使用金属铸件，则可以使用增材制造从 CAD 设计打印砂型和型芯，而无需图案或型芯盒。与典型的工业铸造工具不同，增材制造可以显着减少生产模具和型芯的时间和费用。

问：增材制造能否节省交货时间和生产成本？

增材制造提供了打印定制、准时制零件的能力。它减少了工具开发时间和成本，减少了材料和浪费。潜在用途包括保持、引导、对齐、定位和夹紧，以及简单的“通过/不通过”量规来检查组件的配合和质量。

增材制造的精确特性意味着它可以显着增加用于首件检验的夹具制造生产的时间节省。因此，可以更快地生产出机床、夹具、夹具或量具，并且缺陷更少。

该技术还提高了协调测量机 (CMM) 检查的能力。 Orek 已使用增材制造为其 CMM 制造了数百个检查夹具。平均而言，该公司估计与加工固定装置相比，它可以节省 200 美元和 6 天半的时间。通过利用增材制造，Oreck 从关键路径中删除了夹具制造和 CMM 编程。

问：增材制造能否帮助更经济高效地修复高价值零件？

您是否拥有更换成本高昂的高价值金属部件？定向能量沉积（DED）是一种特殊的增材制造应用，可以通过在现有部件上快速沉积材料来修复涡轮叶片和其他高端部件和设备，以延长其使用寿命。

该技术还可以与现有的数控设备结合使用。 DED 机械制造零件，然后 CNC 设备将零件铣削成合适的尺寸和光滑度。

利用您的增材制造资源

SMM 有许多实践机会，可以更多地了解增材制造以及该技术如何帮助小型制造商在当今 3D 驱动的工业格局中竞争。

我建议从增材制造用户组 (AMUG) 提供的学习活动和与 SME 合作举办的 RAPID + TCT 会议开始。中小企业

通过推广制造技术、培养熟练劳动力和连接制造业，帮助制造商创新、发展和繁荣。

美国国家标准与技术研究院 (NIST) 还在其增材制造数据库中提供多种教育资源，例如金属和聚合物应用研讨会。

此外，MAGNET 目前正在与麻省理工学院合作，为大约 60 名 MEP 中心人员开发在线增材制造培训课程。培训课程结束后，将评估 MEP 中心对增材制造应用的熟悉程度。

该计划的最终目标是通过更好地利用可用的增材制造资源，帮助所有 MEP 中心在 SMM 与其客户之间建立成功的接口。

我们正在共同构建 MEP 国家网络、SMM 及其客户之间的能力和能力关系。预期的结果是，SMM 将能够使用增材制造来保持竞争力，不仅在一年内，而且在 5 年和 10 年之后。

查看原文：https://www.nist.gov/blogs/manufacturing-innovation-blog/how-smaller-manufacturers-can-take-advantage-additive?utm_medium=email&utm_source=marketingcloud&utm_campaign=