案例洞悉金屬3D打印獨(dú)角獸在重工業(yè)中的應(yīng)用

魔猴君  行業(yè)資訊   1481天前

當(dāng)Desktop Metal推出金屬粘結(jié)劑噴射工藝的時(shí)候，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的判斷主要集中在兩方面，一是粘結(jié)劑噴射金屬3D打印工藝聽起來并不新鮮，市場(chǎng)上有的公司早在多年之前就已經(jīng)有了類似的技術(shù)；二是金屬粉末以粘結(jié)劑的方式粘結(jié)在一起，還需要進(jìn)一步的燒結(jié)工作去除掉粘結(jié)劑這些化學(xué)成分，市場(chǎng)上對(duì)該技術(shù)對(duì)產(chǎn)品的變形（縮?。约傲慵闹旅芏阮H有質(zhì)疑。

不過隨著Desktop Metal以材料技術(shù)、軟件以及設(shè)備所形成的整體性的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，市場(chǎng)的關(guān)注更多的聚焦在Desktop Metal所開辟的應(yīng)用機(jī)會(huì)。本期，與網(wǎng)友根據(jù)Desktop Metal在重工業(yè)所獲得的幾個(gè)典型應(yīng)用，來與大家共同領(lǐng)略“小荷才露尖尖角、已有蜻蜓立上頭”的間接金屬3D打印技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景。

Desktop Metal的生產(chǎn)型3D打印機(jī)。來源：Desktop Metal

重工業(yè)的痛點(diǎn)與機(jī)會(huì)

重工業(yè)是一個(gè)獨(dú)特的行業(yè)，包括化工、石油和天然氣、造船、鐵路和采礦等。為重工業(yè)生產(chǎn)的零件通常是少量制造的，并且按訂單設(shè)計(jì)以適合特定的應(yīng)用和客戶，其小批量生產(chǎn)的特點(diǎn)通常也導(dǎo)致交貨時(shí)間長(zhǎng)和成本高。

由于重工業(yè)機(jī)械龐大且資本密集，因此預(yù)期使用壽命較長(zhǎng)。這意味著零件可能在首次制造后數(shù)年就需要更換，從而迫使公司跟蹤和維護(hù)模具，以便可以根據(jù)需要生產(chǎn)零件。另一種選擇是將大量的備件庫(kù)存入庫(kù)，不過這樣帶來巨大的資源占用和大量的后勤挑戰(zhàn)。

由于重工業(yè)中使用的許多零件都是定制的，因此其制造通常需要定制的夾具和CNC數(shù)控加工編程，這增加了本來就很長(zhǎng)的交貨時(shí)間和高昂的非經(jīng)常性工程（NRE）成本。

3D打印為重工業(yè)提供了一種節(jié)約成本的解決方案，當(dāng)需要少量高度定制的零件時(shí)，無需模具即可大大簡(jiǎn)化生產(chǎn)。無論需要一個(gè)還是100個(gè)零件，每件成本和交貨時(shí)間都保持不變。用戶只需將設(shè)計(jì)上傳到3D打印機(jī)，金屬零件就可以在幾天內(nèi)制造出來并安裝完畢。

 太陽齒輪

Master Drilling這家公司位于南非的約翰內(nèi)斯堡，專門制造大型機(jī)器，其中大部分用于采礦業(yè)，Master Drilling的許多鉆機(jī)都有一個(gè)行星齒輪組，該行星齒輪組連接到電動(dòng)機(jī)，然后再連接到鉆頭。

Master Drilling遇到一個(gè)挑戰(zhàn)，需要更換齒輪組中的太陽齒輪，工程師試圖從中國(guó)的一家鑄造廠采購(gòu)零件，并被告知這項(xiàng)工作將需要三個(gè)月才能完成，然而這對(duì)于公司來說是不可接受的延遲，他們需要迅速更換齒輪并快速使得設(shè)備重新運(yùn)行。

太陽齒輪。來源：Desktop Metal

通過Desktop Metal的Studio 3D打印系統(tǒng)，僅在3周內(nèi)就可以對(duì)齒輪進(jìn)行打印、脫脂、燒結(jié)、后期加工和表面硬化處理。魔猴到了解到通過齒輪的熱處理，他們能夠?qū)⒂捕忍岣叩?3 HRC，后來通過等離子滲氮提高到64 HRC。Master Drilling可以將交貨時(shí)間從3個(gè)月減少到3周，并且比傳統(tǒng)制造更快地將鉆頭投入使用。

太陽齒輪。來源：Desktop Metal

超高溫霧化器

作為排放控制和清潔空氣燃燒系統(tǒng)的領(lǐng)先供應(yīng)商，John Zink Hamworthy Combustion最近啟動(dòng)了一個(gè)項(xiàng)目，以重新設(shè)計(jì)用于液化天然氣（LNG）油輪的UHT霧化器。

霧化器。來源：Desktop Metal

最初的簡(jiǎn)單霧化器在低負(fù)荷時(shí)燃燒器的調(diào)節(jié)比為15：1。為了創(chuàng)建新的霧化器，JZHC的工程師和設(shè)計(jì)師立即轉(zhuǎn)向了增材制造。通過使用Desktop Metal的Studio 3D打印系統(tǒng)，據(jù)了解，他們能夠快速生產(chǎn)具有新型功能的霧化器設(shè)計(jì)原型，這些設(shè)計(jì)具有復(fù)雜的通道和不規(guī)則形狀的孔等特征，而這些特征在傳統(tǒng)制造中是不可能生產(chǎn)的，但卻非常易于通過3D打印來實(shí)現(xiàn)。

這極大地改善了燃燒器中的燃料-空氣混合物，使船舶減少了燃燒的燃料量。最終結(jié)果是新的霧化器，燃燒器的調(diào)節(jié)比從25：1顯著提高，與早期設(shè)計(jì)相比提高了67％。由此，John Zink Hamworthy Combustion的客戶每年可節(jié)省90,000美元至160,000美元的燃料。

金屬增材制造允許在選擇最終設(shè)計(jì)之前對(duì)UHT霧化器進(jìn)行多次迭代設(shè)計(jì)。

 井下工具滑移零件

該井下工具滑移零件是石油和天然氣工業(yè)中的常見組件，用于壓裂橋塞與已有管道之間保持摩擦。該零件已在Desktop Metal的Studio系統(tǒng)上進(jìn)行原型設(shè)計(jì)，通過測(cè)試不同幾何形狀的面，以針對(duì)不同的泵送場(chǎng)景優(yōu)化夾持力。通過金屬3D打印，可以快速將不同幾何形狀產(chǎn)品快速生產(chǎn)出來，并進(jìn)行性能測(cè)試。

井下工具滑移零件。來源：Desktop Metal

該零件是易耗品，因此保持成本和縮短交貨時(shí)間至關(guān)重要。一旦鎖定了設(shè)計(jì)，便可以在Desktop Metal的Studio系統(tǒng)上批量生產(chǎn)該零件，從而大大降低了零件成本并縮短了生產(chǎn)交貨時(shí)間。

 燈泡噴嘴

這是化學(xué)處理中使用的定制噴嘴，通常是鑄造出來，然后通過機(jī)械加工進(jìn)行二次處理，據(jù)了解，該零件的產(chǎn)量大約為300個(gè)，通過鑄造是不經(jīng)濟(jì)的，這使得該零件非常適合通過3D打印來完成。通過3D打印，整個(gè)訂單可以在不到一周的時(shí)間內(nèi)完成，只需要進(jìn)行一次二次攻絲操作即可完成全部加工。

燈泡噴嘴。來源：Desktop Metal

此外，由于3D打印消除了對(duì)模具的需要，還可以根據(jù)需要更改噴嘴并進(jìn)行打印以符合每個(gè)過程的特殊需求。

 油泵鏈輪

油泵鏈輪用于泵送粘稠的石油和天然氣流體，該零件具有復(fù)雜的幾何形狀，很難加工，通常還需要大量時(shí)間和資金來生產(chǎn)通過金屬注射成型（MIM）制造的模具。

油泵鏈輪。來源：Desktop Metal

借助Desktop Metal的Shop System，該鏈輪可以實(shí)現(xiàn)按需生產(chǎn)，而無需進(jìn)行任何模具投資，從而大大降低了零件成本并縮短了制造周期。由于3D打印不需要任何模具，因此可以輕松更改鏈輪設(shè)計(jì)以適應(yīng)其他流體，每一次修改都只需更改CAD模型并將新設(shè)計(jì)發(fā)送給3D打印機(jī)即可。

正如Ray Dalio在他風(fēng)靡全世界的《原則》一書中提到過，“進(jìn)化”是宇宙中最強(qiáng)大的力量，是唯一永恒的東西，是一切的驅(qū)動(dòng)力。盡管所有的東西似乎都會(huì)死亡或者消失，但真相是，他們只是以“進(jìn)化”的形式重新組合了。

無疑，Desktop Metal已將進(jìn)化的觸角探入了重工行業(yè)。

來源：https://www.3ddayin.net/xinwenpindao/shendujiedu/39684.html