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一般來(lái)說(shuō)，金屬3D打印過(guò)程不能達到關(guān)鍵公差要求，必須通過(guò)傳統的CNC工藝來(lái)達到一致性。制造商需要考慮如何使3D打印與數控加工的配合更高效。而隨著(zhù)3D打印工藝與生產(chǎn)的結合日益密切，還需要考慮如何將3D打印工藝通過(guò)自動(dòng)化的方式與熱處理、線(xiàn)切割、粉末清除、機加工等工藝結合在一起。在這方面有些公司已經(jīng)在躍躍欲試，本期3D科學(xué)谷將與谷友一起來(lái)盤(pán)點(diǎn)這些關(guān)于后處理的自動(dòng)化加工生產(chǎn)線(xiàn)。
視頻中涉及到三款設備：3D Systems 的ProX 300直接金屬3D打印機, Robodrill小型CNC加工中心,以及Robocut慢走絲電火花線(xiàn)切割機。
3D Systems 的ProX 300金屬3D打印設備能夠制造致密的金屬和陶瓷部件，并且能夠提供與 EN ISO 2768（精細）加工公差和可重復性兼容的準確度，每個(gè)維度上的誤差不超過(guò) 20 微米。材料包括不銹鋼、工具鋼、有色金屬合金、貴金屬和氧化鋁。優(yōu)異的輸出質(zhì)量、高準確度和拋光度、高可靠性和可重復性，以及多于 15 種的可選材料。
Robodrill是BT30小型加工中心的銷(xiāo)量冠軍，單在中國就有突破35000臺服務(wù)于機械、汽車(chē)零部件、IT精密零件、精密模具、模型等各個(gè)行業(yè)，加工領(lǐng)域也根據客戶(hù)的要求不斷擴大。其與智能機器人融合的機床上下料系統，集高效生產(chǎn)、穩定運行、節約空間等優(yōu)勢于一體。
FANUC的Robocut慢走絲線(xiàn)切割機以高速度、高精度、高可靠性、低成本維護及智能化享譽(yù)業(yè)內，被廣泛應用于模具，醫療和超硬材料制造行業(yè)，在日本、歐美、東南亞具有較高的市場(chǎng)占有率。
 DED金屬3D打印+熱處理+機加工視頻中的渦輪發(fā)動(dòng)機燃燒器是通過(guò)像Fastems這樣的柔性制造系統將一個(gè)工件先是通過(guò)“加法制造”出來(lái)，然后由機械手送去熱處理，最后再通過(guò)機械手將工件送去機床進(jìn)行精加工制造出來(lái)的。
大隈認為最大化增材制造與減材制造潛能的方法不是將兩種技術(shù)集成到同一臺設備中，因為加工環(huán)境和加工速度不一樣，對于集成到同一臺設備來(lái)說(shuō)，一種技術(shù)在加工的時(shí)候，另外一種技術(shù)處于“等待”狀態(tài)，這對設備的產(chǎn)能是浪費的。而將兩種技術(shù)獨立開(kāi)來(lái)，中間由自動(dòng)化機器手或者是多托盤(pán)系統來(lái)實(shí)現協(xié)調作業(yè)，可以將工作效率最大化。
視頻顯示了一個(gè)自動(dòng)化單元模塊。這個(gè)特殊的自動(dòng)化單元含有三臺RPM的激光沉積機（近凈型激光成型技術(shù)）與一臺大隈的MU-6300V五軸立式加工中心，這是一條Fastems的柔性制造系統。3D科學(xué)谷認為只所以是一臺CNC五軸立式加工中心對應三臺增材制造設備，是因為相比與CNC加工技術(shù)來(lái)說(shuō)，增材制造的速度是慢的，而在本視頻中，大約是3:1的配比最合適。
除了加工速度，將增材加工與減材加工分開(kāi)的另外一個(gè)原因是兩者對加工環(huán)境的要求不一樣。RPM的激光沉積系統的設計是為了保持氧含量低于百萬(wàn)分之10（PPM）以防止金屬粉末的氧化，工作區露點(diǎn)低于50°C。
在增材制造完成后，將零件送去熱處理將有效提升零件的性能，熱處理無(wú)論是外包還是在自動(dòng)化過(guò)程中內部進(jìn)行都可以，結合熱處理工序都不會(huì )破壞工藝流程，從一臺機器到另一臺機器的自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)顯示了充分的柔性化，而后期的其他工序包括清洗、標識、檢驗等，都很容易融合進(jìn)來(lái)。
為什么要將增材制造和減材制造結合一起，一個(gè)明顯的好處是節約材料、縮短加工時(shí)間以及節約成本。原來(lái)如果僅僅通過(guò)CNC一種加工工藝，則需要將2000磅的鍛件工件加工到200磅的零件，這意味著(zhù)1800磅的金屬去除量。而通過(guò)激光沉積的增材制造方法，只需要400磅的鍛造工件，這意味著(zhù)只有200磅的切削去除量，那么同樣多的材料通過(guò)增材與減材的組合就可以生產(chǎn)九個(gè)零件，而不是一個(gè)零件。
數字線(xiàn)程貫穿整個(gè)產(chǎn)品生命周期
GE的精彩工廠(chǎng)的設備和電腦相互“溝通交流”，共享信息，并且為保證質(zhì)量和預防設備故障采取措施。工廠(chǎng)的生產(chǎn)線(xiàn)通過(guò)數字化的方式與供應商、服務(wù)商、物流系統相連接用來(lái)優(yōu)化生產(chǎn)。通過(guò)傳感器來(lái)精確控制零件的生產(chǎn)情況、監測設備的健康情況以及實(shí)現制造完成后飛機空中運行的情況監測。
通用電氣的精彩工廠(chǎng)結合了先進(jìn)的分析技術(shù)、3D打印技術(shù)，以及與人們并肩工作的協(xié)同機器人技術(shù)。這些設施代表了GE對先進(jìn)制造業(yè)的投資決心，GE的員工在不斷調整和更新他們的技能，為明天工作。
精彩工廠(chǎng)背后的理念是將設計、工程、制造、供應鏈、分銷(xiāo)和服務(wù)連接成一個(gè)智能系統。系統收集和分析所有的數據，使工廠(chǎng)更加智能化，結合傳感器的支持，提高數字設計，工廠(chǎng)供應鏈優(yōu)化等方面的能力，提高質(zhì)量、吞吐量和產(chǎn)量。
通過(guò)為機器配備傳感器并實(shí)時(shí)分析數據，GE可以確定機器何時(shí)出現故障。生產(chǎn)線(xiàn)上的傳感器將數據提供給GE基于云的Predix平臺。這有助于將車(chē)間計劃外停機時(shí)間降低20％，并提高整體產(chǎn)品的可靠性，降低生產(chǎn)成本。除了先進(jìn)的工藝和工具之外，還有一個(gè)數字線(xiàn)程貫穿工廠(chǎng)，橫跨公司，垂直于整個(gè)價(jià)值鏈，在整個(gè)制造生命周期中提供了產(chǎn)品的綜合價(jià)值流視圖。
不僅僅是上述的案例，在國際上眾多的3D打印服務(wù)商的工廠(chǎng)，也通過(guò)自動(dòng)化貫穿著(zhù)生產(chǎn)過(guò)程。3D科學(xué)谷認為伴隨數字化而生的3D打印技術(shù)走進(jìn)生產(chǎn)領(lǐng)域，自動(dòng)化已不是一種選項，而是發(fā)展的必然趨勢。為此，你做好準備了嗎？
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