使用金属桌面3D打印机能做什么——以汽车客户为例

2020年，知名动力管理公司美国伊顿宣布，旗下汽车集团(VehicleGroup)正在实施一项金属3D打印计划，通过缩短开发时间、提高效率，来促进实现工业4.0战略。该集团致力于最大限度地减少其工具和夹具生产线的停机时间，以跟上车辆设计的快速迭代和全球对汽车零部件的需求。除了大规模生产，该公司还为全球客户生产一次性定制解决方案。

因此，找出如何快速有效的对生产线进行最佳改造是当务之急，但他们也努力快速、熟练地开发定制零件并进行原型设计，以应对运输挑战。通过实施3D打印计划，Desktop Metal最初的Studio System——一种专为办公空间设计的桌面金属3D打印系统发挥了重要作用。

桌面金属3D打印技术对伊顿的影响是立竿见影的。由于能够快速打印各种工具和夹具——从齿轮倒角过程中使用的一组复杂的气动钳口到相对简单的冲压工具——工程师能够将工具的交货时间从三到四个星期缩短到只有五到十天，效率提高60%以上。同时，3D打印技术参考还了解到，根据尺寸和设计复杂性，与使用减材制造或传统制造相比，打印工具的制造成本降低了40%到80%；此外，公司设计师可以使用增材制造来探索设计复杂性的新水平，并创建包含内部通道的零件。

尽管伊顿拥有多年使用聚合物3D打印机的经验，但该公司开始寻找可以支持其车间的金属3D打印系统。该公司之所以选择投资Desktop Metal的桌面金属3D打印系统，是因为它能够显著降低生产工具和其他零件的成本和交货时间，以及其易用性和适合办公室的设计。此类型的系统不使用松散的金属粉末或危险的激光，操作员几乎不需要个人防护装备。

金属桌面3D打印工艺，以金属棒材或丝材为原料，内部混合有金属粉末、蜡和/或聚合物粘结剂，通过打印机的喷嘴热熔挤出得到零件生坯，然后通过脱脂和烧结，可得到致密化的零件。因此，此类工艺通常配备打印机、脱脂炉和烧结炉三个重要部分，3D打印技术参考此前对该工艺的整个流程进行过详细的介绍。

Desktop Metal的金属桌面3D打印系统

伊顿公司指出，该工艺能够更快地满足客户需求并快速迭代零件，金属桌面3D打印系统已成为该公司工程和工具室团队工作流程中的标准配置，并每天用于支持全球运营。

伊顿公司使用金属桌面3D打印系统制造的零件分为四类：夹持组件、测试夹具、工具组件和替换零件。

夹持组件：由于其许多传统机床全天候运行，伊顿工程师努力提高它们的生产力。一种方法是使某些过程自动化，包括在装卸过程中使用机械臂和定制夹具来夹持工件。打印夹具可减少制造提前期和零件成本，同时减少传统制造方法的物流和操作员负担。

测试夹具：金属桌面3D打印系统也被证明是生产定制夹具的有效工具。在将产品运送给客户之前，伊顿会进行定期测试，以确保其产品符合严格的标准并按预期工作。其中许多测试需要独特的夹具，而且几乎总是小批量生产。使用金属桌面3D打印系统制造这些固定装置是一个增值过程，使公司能够节省时间和金钱，并减少与传统制造方法和供应链相关的物流负担。

3D打印的不锈钢机器人夹具用于自动装载滚齿机

工具组件：许多大批量制造工艺依赖于硬工具，而硬工具通常是生产成本更高、更耗时的零件之一。通过使用金属桌面3D打印系统制造这些工具，伊顿缩短了这些工具的交货时间和成本。

更换零件：与其他制造设备一样，伊顿必须不断维护其设备并在零件磨损或损坏时更换它们。为避免在等待更换零件时长时间停机，公司必须保留许多替换零件或支付额外费用通过传统方法快速制造零件。然而，金属桌面3D打印系统提供了另一种选择。使用零件的3D扫描，伊顿工程师能够对没有图纸的几个零件的模型进行逆向工程，并调整现有设计以进行打印。使用3D打印系统，该公司能够在几天内生产替换零件，这比传统制造快得多。打印的零件也比传统加工的零件便宜90%。

3D打印技术参考获悉，Desktop Metal最新的金属3D打印系统Studio System2仅包括具有软件控制工作流程的打印和烧结过程。新材料配方使打印部件可以直接放入烧结中，而无需典型的溶剂脱脂阶段。

使用该公司的Fabricate软件，零件创建的所有方面都是自动化的。该公司表示，该软件会自动缩放零件，为打印和烧结过程定向，生成可分离的支撑，并应用专业冶金技术来优化制造。3D打印技术参考了解到，Studio System2还可以在整个支撑结构中自动生成接缝，并在支撑结构和零件之间打印重新配制的陶瓷界面材料，从而可以轻松地用手拆除支撑。新的金属桌面3D打印系统还使用户能够通过按下按钮来更换打印头，并在打印作业期间使用可再填充墨盒系统快速更换材料。

Desktop Metal无疑是业内较为知名的金属桌面3D打印系统制造商，该工艺的国内代表制造商有上海复志（Raise3D）和深圳升华三维。上海复志通过与巴斯夫合作，于2021年推出了全新的金属桌面3D打印解决方案，可与当前MIM行业无缝衔接。5月20日，上海复志将举办线上开放日活动，登陆TCT Live线上展，参观巴斯夫Forward AM增材制造中心，探索金属桌面挤出式3D打印工艺的全流程，并和上汽等整车OEM和关键零部件的行业标杆用户交流，扫描下方图片中的二维码，期待大家参与。