解锁创新：中小制造商如何从增材制造获益

作者：Dave Pierson

“听说增材制造是驱动行业创新关键，但它究竟如何创造价值？”

“我们看过些增材制造设备，但试图削减资本支出时如何证明投资合理？”

“增材制造值得投资吗？”

每当我通过MEP全国网络™为中小制造商（SMMs）主办或参加增材制造会议，都会面对这些问题。作为MAGNET（俄亥俄制造延伸伙伴关系MEP一部分）高级产品开发工程师，我的目标是教育中小制造商及其他MEP中心，如何利用增材制造助力小企业对抗大型工业玩家。

我部分因俄亥俄MEP参与2017年NIST MEP授予宾夕法尼亚MEP的项目，与America Makes（国家增材制造创新研究所，制造业美国研究所聚焦增材制造/3D打印）合作。该研究所联动产学研政加速增材制造创新、提升美国全球制造竞争力，通过合作，俄亥俄MEP协助MEP中心与中小制造商采纳增材制造策略，含ROI效益指导与设备采购经济性方案。

那么，增材制造的核心价值何在？

增材制造是熟悉三维（3D）CAD技术者的自然进阶。本质上，3D CAD是利用增材制造的基石。掌握3D CAD核心能力后，即可过渡到增材制造。

中小制造商从增材制造获取ROI的路径

源自MIT研发，增材制造通过逐层堆积材料“打印”三维物件/零件。材料涵盖塑料、金属、陶瓷、混凝土等。

增材制造可通过以下路径为中小制造商带来显著ROI：

• 改进工业工装工艺
• 生产更多高价值小批量零件
• 为行业与客户创造高度定制化产品

该技术还赋能制造商以更高性价比进行研发原型验证。增材制造能快速高效将用户体验提炼为模型，制造商可生产评估3D打印原型。反复反馈循环催生更多增值零件创意。

航空航天与医疗制造商已从增材制造获益。越来越多中小制造商利用它向数字化库存转型：支持40个不同SKU的零件，而非5000个相同SKU零件。

假设您生产砂型铸造或特种工具。我帮助此类公司学会用增材制造在几周而非几个月内打印出这些零件。缩短零件制造前置期，让数字化库存转型更容易。

战略型制造商正转向增材制造以对抗行业大佬。但大多数中小制造商仍对这项技术短/长期如何真正创造价值存有疑问。

以下是我从中小制造商及其他MEP中心收到的最常见问题。

问：哪些具体应用能从增材制造受益？

您工厂用注塑成型吗？增材制造可设计制造贴合模具轮廓的共形冷却通道，提升冷却性能。此工艺延长模具寿命、减少废品。

该技术在轻量化方面也更高效，材料选择更多（轻量塑料、复合材料），用料更少且提升零件性能。

若您使用金属铸造，可用增材制造直接从CAD设计打印砂型砂芯，无需模型或芯盒。区别于传统铸造工装，增材制造能大幅缩短模具/芯盒制造周期与成本。

问：增材制造能否缩短前置期与降低生产成本？

增材制造提供按需定制即时打印零件能力。减少工装开发时间成本，用料少、废料少。潜在应用：定位、夹持、对中、导向、锁紧，以及简单“通/止”规检验零件配合与质量。

增材制造的精准特性极大缩短首件检验工装夹具制作时间。因此机床、夹具、治具、规量具可更快、少缺陷地生产。

该技术还提升三坐标测量机（CMM）检验效率。Orek利用增材制造为其CMM制作数百检具。公司估算平均每件节省$200及6.5天（对比机加工检具）。通过增材制造，Orek将夹具制作与CMM编程从关键路径移除。

问：增材制造能否更经济地修复高价值零件？

您有更换成本高昂的高价值金属零件吗？定向能量沉积（DED）是特定增材制造应用，可通过在现有零件快速沉积材料修复涡轮叶片等高端零部件/设备，延长寿命。

该技术还可结合现有CNC设备：DED设备堆料后，CNC设备精加工至最终尺寸与光洁度。

善用您的增材制造资源

中小制造商有大量实操机会深入了解增材制造、掌握其如何助力小企业在3D驱动工业版图中竞争。

建议从增材制造用户组（AMUG）学习活动、SME合办的RAPID+TCT大会切入。SME通过推广制造技术、培育技能人才、连接产业链助力制造商创新、增长、繁荣。

美国国家标准与技术研究院（NIST）也在其增材制造数据库提供多元教育资源，含金属/聚合物应用研讨会。

此外，MAGNET正与MIT合作，为约60名MEP中心人员开发在线增材制造培训课程。培训后将评估MEP中心对增材制造应用的熟悉度。

项目终极目标：助力所有MEP中心建立中小制造商与其客户间的成功接口，更好利用可用增材制造资源。

共同构建MEP全国网络、中小制造商、客户三方的能力胜任力关系。预期成果：中小制造商能利用增材制造不仅在一年内、更在五年、十年后保持竞争力。

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