越来越近：用于生产的机械车间和3D打印

　　【机床商务网栏目 地区风采】这个故事始于2019年夏天对贝克工业(Baker Industries)的参观，这是一家位于美国底特律附近的分包制造商，主要服务于OEM、一级航空航天和汽车行业。
 

 

　　本文的作者Donaldson曾写了关于Baker巨型VMC (Emco Mecof PowerMill)的文章，这是Emco Mecof PowerMill的一个特色是52×20×10英尺的XYZ工作包，并介绍了该公司在为极大型cnc加工部件提供独特复杂设置和编程方面的经验。
 

　　当时的画面，是有着125年历史的焊接设备制造商林肯电气(Lincoln Electric)的一名代表，与几名贝克员工坐在一起，这似乎有点奇怪。虽然林肯电气近收购了贝克工业公司，但这笔交易的性质和目的尚不清楚——至少在几个月后，当Donaldson去参观并写了关于林肯电气添加剂解决方案的文章时，才弄清楚。那篇文章主要讨论了林肯汽车公司用于打印一些大型部件(如复合航空部件的模具)的线弧增材制造工艺，该工艺包括对这些大型部件进行精加工的挑战。而收购位于底特律附近的贝克工业公司，恰好就是林肯对这一挑战的回应。
 

　　那么，有多少数据点构成了这一趋势?显然，答案不止两个。虽然Donaldson已经写了好几篇关于车间和3D打印之间关系的文章，但在同一家公司内，同时拥有增材制造和CNC加工能力的成本和供应链效益，似乎正变得越来越普遍。
 

　　为了了解从贝克工业公司开始的这段旅程，Donaldson联系了这家公司，开始解读从被林肯电气公司收购以来发生的变化，并讨论了加工大型3D打印部件的优势和挑战。
 

　　8天，170英里
 

　　林肯电气的印刷工艺结合了自动金属惰性气体(MIG)焊接或激光热丝焊接与直接沉积3D打印。为了了解基本原理，你可以想象一个焊枪将熔融金属丝原料的焊道层沉积到多轴转盘上。通常，这些工具需要几个月的时间来制造，这不仅是因为有像Invar这样的原材料，还因为面罩型刀具需要大量的时间来制造，以及在CNC设备上的加工。随着林肯电动添加剂解决方案的推出，印刷这些零件的时间可能是几天，而不再是几周的问题了。之后它们将被运送到几百英里外的贝克工业完成加工。
 

　　“我们可能是目前世界上能够同时处理大规模印刷和机械加工的公司之一，”贝克工业公司(Baker Industries)的运营经理Bill Ednie是这样来形容的。Ednie说，自从林肯电气(Lincoln Electric)在2019年收购贝克(Baker)以来，其增材业务交付的用于精加工的3D打印部件数量开始增加。从一个纯加工的角度来看，Ednie先生指出了3D打印和传统制造零件之间的几个不同之处。
 

　　1. 热管理
 

　　大量的库存需要从一个足够大的钢坯中去除，仅通过加工就可以产生一个大的平面，这就产生了难以置信的热量。在加工过程中，由加工热引起的残余应力往往导致零件翘曲或扭转。贝克从林肯电气添加剂解决方案那里获得了大量的印刷部件，这些解决方案不需要粗加工或重切削，只需要精加工。需要去除的库存量极小，从而大大降低了翘曲和扭转的可能性。
 

　　2. 工件夹持
 

　　对于经验丰富的机械工程师来说，大型机械加工零件的夹持策略也是一种挑战。Ednie先生将其与3D打印部件进行了对比，指出了一个核心优势:“我们可以把工件放置在任何我们想要的地方。我们可以对设计进行添加，使添加部分完全符合我们的要求。同时，可以在我们想要夹持零件的任何地方，增加工件夹持结构。
 

　　3.时间
 

　　通过打印面贴，而不是等待数月的材料，节省了大量的时间。林肯电动添加剂解决方案(Lincoln Electric Additive Solutions)的3d打印面贴，比传统的制造部件能更快地达到成品状态。“有时，当你在角落和很深的地方有很大的库存时，刀具会倾向于偏转或抖动。伴随着较轻的焊接量，你就不会倾向于偏转或冒振颤的风险，因为没有那么多的毛坯可去除。它大大减少了设备加工的时间。”
 

　　4. 材料
 

　　作为焊接设备和配件的供应商，林肯电气添加剂解决方案为典型的焊接操作采购原材料、拉丝和线轴并不奇怪。现在，这种材料可以用于3d打印操作，那就意味着，一个需要大量材料一次打印数百磅的部件，只需要一趟，就可以到达林肯电气公司的总部了。
 

 

　　在那里，操作人员可以提取并包装原料，然后获得一种合金中的不锈钢，而这种合金通常无法在这一类体积中获得。一旦业务转移到贝克进行机加工，“我们将大大减少客户的日程安排，”Ednie先生表示。“你不用等上几个星期来接收材料，然后把它们焊接在一起。因为你下达命令的当天，它就已经开始在工作了。”像facesheet这样的零件，在完成加工后，还需要做大量的工作，才能充分发挥功能，准备就绪。贝克工业没有把零件送回林肯电气公司，而是负责组装、质量控制、激光检查、制造、喷漆以及(因为这些是航空部件)在卖给客户和运输之前的认证过程。而这些能力，促使该公司在其服务的市场中，处于独特的地位。
 

　　Ednie表示:”很少有工具供应商会在内部进行大规模3D打印和大规模机械加工。我们相信，我们比同行都要几步，因为我们的团队可以在这里做任何事情，从克里夫兰的印刷到底特律附近的精加工，然后直接送到供应商那里。”
 

　　(原标题：Growing Closer: Machine Shops and 3D Printing for Production)