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一般來說，金屬3D打印過程不能達(dá)到關(guān)鍵公差要求，必須通過傳統(tǒng)的CNC工藝來達(dá)到一致性。制造商需要考慮如何使3D打印與數(shù)控加工的配合更高效。而隨著3D打印工藝與生產(chǎn)的結(jié)合日益密切，還需要考慮如何將3D打印工藝通過自動化的方式與熱處理、線切割、粉末清除、機加工等工藝結(jié)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)谷將與谷友一起來盤點這些關(guān)于后處理的自動化加工生產(chǎn)線。
視頻中涉及到三款設(shè)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慢走絲電火花線切割機。
3D Systems 的ProX 300金屬3D打印設(shè)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(xì)）加工公差和可重復(fù)性兼容的準(zhǔn)確度，每個維度上的誤差不超過 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(zhǔn)確度和拋光度、高可靠性和可重復(fù)性，以及多于 15 種的可選材料。
Robodrill是BT30小型加工中心的銷量冠軍，單在中國就有突破35000臺服務(wù)于機械、汽車零部件、IT精密零件、精密模具、模型等各個行業(yè)，加工領(lǐng)域也根據(jù)客戶的要求不斷擴大。其與智能機器人融合的機床上下料系統(tǒng)，集高效生產(chǎn)、穩(wěn)定運行、節(jié)約空間等優(yōu)勢于一體。
FANUC的Robocut慢走絲線切割機以高速度、高精度、高可靠性、低成本維護及智能化享譽業(yè)內(nèi)，被廣泛應(yīng)用于模具，醫(yī)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占有率。
 DED金屬3D打印+熱處理+機加工視頻中的渦輪發(fā)動機燃燒器是通過像Fastems這樣的柔性制造系統(tǒng)將一個工件先是通過“加法制造”出來，然后由機械手送去熱處理，最后再通過機械手將工件送去機床進行精加工制造出來的。
大隈認(rèn)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(shè)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(shè)備來說，一種技術(shù)在加工的時候，另外一種技術(shù)處于“等待”狀態(tài)，這對設(shè)備的產(chǎn)能是浪費的。而將兩種技術(shù)獨立開來，中間由自動化機器手或者是多托盤系統(tǒng)來實現(xiàn)協(xié)調(diào)作業(yè)，可以將工作效率最大化。
視頻顯示了一個自動化單元模塊。這個特殊的自動化單元含有三臺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(tǒng)。3D科學(xué)谷認(rèn)為只所以是一臺CNC五軸立式加工中心對應(yīng)三臺增材制造設(shè)備，是因為相比與CNC加工技術(shù)來說，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的另外一個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(tǒng)的設(shè)計是為了保持氧含量低于百萬分之10（PPM）以防止金屬粉末的氧化，工作區(qū)露點低于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，熱處理無論是外包還是在自動化過程中內(nèi)部進行都可以，結(jié)合熱處理工序都不會破壞工藝流程，從一臺機器到另一臺機器的自動生產(chǎn)線顯示了充分的柔性化，而后期的其他工序包括清洗、標(biāo)識、檢驗等，都很容易融合進來。
為什么要將增材制造和減材制造結(jié)合一起，一個明顯的好處是節(jié)約材料、縮短加工時間以及節(jié)約成本。原來如果僅僅通過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1800磅的金屬去除量。而通過激光沉積的增材制造方法，只需要400磅的鍛造工件，這意味著只有200磅的切削去除量，那么同樣多的材料通過增材與減材的組合就可以生產(chǎn)九個零件，而不是一個零件。
數(shù)字線程貫穿整個產(chǎn)品生命周期
GE的精彩工廠的設(shè)備和電腦相互“溝通交流”，共享信息，并且為保證質(zhì)量和預(yù)防設(shè)備故障采取措施。工廠的生產(chǎn)線通過數(shù)字化的方式與供應(yīng)商、服務(wù)商、物流系統(tǒng)相連接用來優(yōu)化生產(chǎn)。通過傳感器來精確控制零件的生產(chǎn)情況、監(jiān)測設(shè)備的健康情況以及實現(xiàn)制造完成后飛機空中運行的情況監(jiān)測。
通用電氣的精彩工廠結(jié)合了先進的分析技術(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(shè)施代表了GE對先進制造業(yè)的投資決心，GE的員工在不斷調(diào)整和更新他們的技能，為明天工作。
精彩工廠背后的理念是將設(shè)計、工程、制造、供應(yīng)鏈、分銷和服務(wù)連接成一個智能系統(tǒng)。系統(tǒng)收集和分析所有的數(shù)據(jù)，使工廠更加智能化，結(jié)合傳感器的支持，提高數(shù)字設(shè)計，工廠供應(yīng)鏈優(yōu)化等方面的能力，提高質(zhì)量、吞吐量和產(chǎn)量。
通過為機器配備傳感器并實時分析數(shù)據(jù)，GE可以確定機器何時出現(xiàn)故障。生產(chǎn)線上的傳感器將數(shù)據(jù)提供給GE基于云的Predix平臺。這有助于將車間計劃外停機時間降低20％，并提高整體產(chǎn)品的可靠性，降低生產(chǎn)成本。除了先進的工藝和工具之外，還有一個數(shù)字線程貫穿工廠，橫跨公司，垂直于整個價值鏈，在整個制造生命周期中提供了產(chǎn)品的綜合價值流視圖。
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，也通過自動化貫穿著生產(chǎn)過程。3D科學(xué)谷認(rèn)為伴隨數(shù)字化而生的3D打印技術(shù)走進生產(chǎn)領(lǐng)域，自動化已不是一種選項，而是發(fā)展的必然趨勢。為此，你做好準(zhǔn)備了嗎？
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