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工業(yè)化、規(guī)模制造高度發(fā)達(dá)的今天，制造環(huán)節(jié)哪怕5%-10%的節(jié)約，都會(huì)被認(rèn)為是重大進(jìn)步，成本縮減超過30%？那簡(jiǎn)直是顛覆性的。
而知名的復(fù)合材料機(jī)械制造商Automated Dynamics，最近通過3D打印技術(shù)的應(yīng)用，成功地將直升機(jī)葉片原型制造過程中的模具成本削減了60%-70%。
Automated Dynamics總部位于紐約的Schenectady。該公司自1984年成立以來，就專注于為高科技、高精密的航空航天、汽車、國防和石油工業(yè)提供可靠的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。近日，航空航天領(lǐng)域的一位客戶帶著一份緊急訂單找到了Automated Dynamics，要求制造出一個(gè)4英尺長(zhǎng)的直升機(jī)葉片。
使用FDM技術(shù)3D打印的可溶性芯（后面棕色）開發(fā)一個(gè)4英尺長(zhǎng)的直升機(jī)葉片，可降低60-70%模具成本。
Automated Dynamics公司銷售與市場(chǎng)營(yíng)銷副總裁Ralph Marcario指出，該公司的工程團(tuán)隊(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用傳統(tǒng)的陶瓷或金屬犧牲模板（sacrificialcores）法來制造這類產(chǎn)品，導(dǎo)致模具成本非常之高。于是，工程師們轉(zhuǎn)向使用FDM（熔融沉積成型）3D打印技術(shù)打造可溶性內(nèi)核，以完成這次直升機(jī)葉片的訂單，尋求在降低模具成本的同時(shí)，也能制造出適度高品質(zhì)的原型。
“當(dāng)選擇金屬模具時(shí)，往往需要進(jìn)行大量的工程設(shè)計(jì)，但是，在選擇使用FDM技術(shù)制造的模具時(shí)，工程師們的設(shè)計(jì)工作量就變得少了。”Automated Dynamics公司機(jī)械設(shè)計(jì)工程師兼項(xiàng)目經(jīng)理John Michasiow說。“在某些情況下，金屬模具甚至都不用考慮，我們估計(jì)在模具方面的成本節(jié)約最少都能達(dá)到60%-70%的水平。”
為了制造直升機(jī)葉片的模具，Automated Dynamics的團(tuán)隊(duì)找到了Stratasys公司的經(jīng)銷商CADimensions，由后者在Fortus400mc 3D制造系統(tǒng)中，使用可耐高溫的SR-100可溶性支撐材料3D打印出所需的可溶性芯。在24小時(shí)內(nèi)，該復(fù)合成分被Stratasys Direct Manufacturing完全溶解。如果使用金屬模具的話，這些部件的生產(chǎn)周期大約需要六個(gè)星期，但是通過使用FDM可溶性芯，整個(gè)過程被縮短到大約1周的時(shí)間。
將Stratasys公司的FDM技術(shù)應(yīng)用在可溶性芯模制造中，導(dǎo)致了更快的生產(chǎn)時(shí)間和成本的削減，避免了可以說是相當(dāng)困難的去除過程。這一技術(shù)可以說逆轉(zhuǎn)了支撐材料在一般3D打印過程中的作用。在這里，熱塑性材料被用于制作支撐模型，而可溶性的支撐材料卻被用來制作芯模。在制造過程中，只需簡(jiǎn)單地除去熱塑性支撐后暴露出芯模，并用選定的復(fù)合材料將其纏繞起來，然后使覆蓋在可溶性芯上的復(fù)合材料固化，最后將其浸入水中，使芯模溶解。
通過FDM技術(shù)的使用，而不是翻蓋模具（clam shell tooling）和粘接，最終制造出了強(qiáng)度更高的部件，并可以實(shí)現(xiàn)更多的幾何形狀，所有這些都在更短的時(shí)間里，以一個(gè)低得多的成本完成。
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