擁有超10年經(jīng)驗(yàn)的增材制造專家，如何看待金屬3D打印技術(shù)？

擁有超10年經(jīng)驗(yàn)的增材制造專家，如何看待金屬3D打印技術(shù)？

眾所周知， 3D打印技術(shù)（增材制造）正處于蓬勃發(fā)展階段。盡管各3D打印設(shè)備廠家非常專業(yè)地突出自己的優(yōu)勢(shì)，但真正將該技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際制造中的公司還是非常少。正在實(shí)踐的企業(yè)將很快發(fā)現(xiàn)，他們還需要將這個(gè)完全不同的工藝集成到現(xiàn)有的生產(chǎn)流程中去，這是極其困難的！于是難題來了，該項(xiàng)目需要一種全新思維、一個(gè)全新流程和全新的機(jī)器設(shè)備。

作為一家全球領(lǐng)先的整體解決方案供應(yīng)商，GF加工方案就是一家敢于正視此問題的公司。

幾年前，GF加工方案一方面感受到自己的市場(chǎng)領(lǐng)域正在遭受3D打印的影響，另一方面也發(fā)現(xiàn)自己的加工解決方案也會(huì)被3D打印行業(yè)廣泛使用。因此，GF加工方案決定為3D打印行業(yè)提供綜合性解決方案。從合作伙伴、設(shè)備和解決方案等角度來看，可以說GF加工方案是目前能認(rèn)真對(duì)待3D打印為數(shù)不多的幾家大型工業(yè)機(jī)床公司之一。

GF加工方案增材制造專家Mr. Guy J. Ofek 一直致力于為亞洲的企業(yè)提供優(yōu)化的制造解決方案，其中他有將近11年的時(shí)間專注于3D打印服務(wù)，是該領(lǐng)域里具有豐富經(jīng)驗(yàn)的專家。接下來，就讓Guy帶您深入了解增材制造的新發(fā)展！

貴公司為何涉足增材制造領(lǐng)域？

GF加工方案相信增材制造在未來的制造業(yè)中將發(fā)揮重要作用。考慮到我們?cè)趥鹘y(tǒng)減材制造和自動(dòng)化方面的專業(yè)特長(zhǎng)，能夠幫助我們縮小原型樣機(jī)和實(shí)際制造之間的差距，特別是在出現(xiàn)了金屬增材制造技術(shù)后，未來制造的趨勢(shì)將是混合型加工。

混合型生產(chǎn)包括增材制造技術(shù)，以及相關(guān)的后續(xù)流程如銑削、電火花加工、線切割加工、激光紋理加工等完成零件成品所需的全部工藝流程，集成這些技術(shù)協(xié)同工作，組建“未來工廠”。

增材制造與其它制造技術(shù)關(guān)系密切嗎？

是的，關(guān)系密切。尤其是在進(jìn)行金屬增材制造時(shí)，用戶一直有將金屬零件與金屬構(gòu)建基板進(jìn)行分離的需求，這項(xiàng)操作通常由帶鋸或線切割機(jī)床來完成。因此，作為GF加工方案“集成和優(yōu)化金屬增材工作流程”工作任務(wù)的一部分，我們?cè)诮衲?月EMO展會(huì)上推出一款金屬增材加工專用線切割機(jī)床。該款設(shè)備將允許制造商以水平方式從構(gòu)建板中分離零件。這一新款電火花線切割設(shè)備將采用GF加工方案的快速線切割技術(shù)，配有內(nèi)置式3R系統(tǒng)夾具解決方案。

此外，一般來說，金屬3D打印機(jī)加工出的零件，其表面質(zhì)量是不足以滿足工模具制造商、航空發(fā)動(dòng)機(jī)OEM廠家所要求的粗糙度Ra要求。因此，使用金屬增材技術(shù)進(jìn)行終零件生產(chǎn)的眾多用戶還需要選擇銑削加工或者電火花加工設(shè)備來改善表面粗糙度以滿足要求。

貴公司在精密制造方面的豐富經(jīng)驗(yàn)對(duì)涉足增材制造行業(yè)有什么幫助？

增材制造業(yè)一直是處于一種“島狀生存”狀態(tài)，這不是什么秘密。也就是說，三十多年來，它的主要應(yīng)用一直就是圍繞產(chǎn)品開發(fā)打轉(zhuǎn)。換句話說，它就是用在那些旨在做適配性、成型和功能測(cè)試的原型加工上。說它“島狀生存“狀態(tài)，是因?yàn)樵霾闹圃鞓I(yè)在過去的8-10年里一直在推動(dòng)制造和生產(chǎn)環(huán)境中的技術(shù)更替，這就是那塊“新大陸”。在這樣的環(huán)境中，游戲規(guī)則是不同的。舉例來說，在產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域，設(shè)備必須要有絕對(duì)的靈活性，以便用于設(shè)計(jì)和測(cè)試一種特定產(chǎn)品盡可能多的變體，來確定終哪個(gè)產(chǎn)品在實(shí)際工作中表現(xiàn)佳。

而在生產(chǎn)環(huán)境中，思維模式差不多反過來了：在某種意義上是不允許任何靈活性的，且有嚴(yán)格的公差要求。不過它們的目標(biāo)始終是相同的，即為一個(gè)特定產(chǎn)品創(chuàng)建盡可能多的版本，同時(shí)確保所有產(chǎn)品的一致性并達(dá)盡可能高的質(zhì)量。

此外，如生產(chǎn)力、強(qiáng)健耐用性、成本效率、冗余能力、平均訪問間隔時(shí)間(MTBV)、響應(yīng)時(shí)間等諸多因素，在我們討論生產(chǎn)問題時(shí)都是極其重要的，而在產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域中，他們的重要性要小得多。

考慮到 GF 加工方案旗下的Mikron MILL銑削設(shè)備在高速銑削加工領(lǐng)域以及AgieCharmilles設(shè)備在EDM加工領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，我們認(rèn)為自己有能力更好地理解用戶在生產(chǎn)環(huán)境中使用增材制造工藝時(shí)的獨(dú)特需求及所面臨的挑戰(zhàn)。

貴公司與 EOS 和 3D Systems有過合作嗎？

是的， 考慮到我們?cè)诠つ＞咝袠I(yè)已有的密切客戶關(guān)系，過去我們?cè)cEOS公司合作，推出了工模具制造業(yè)的金屬打印專用設(shè)備(AM S 290 Tooling)。

2018年下半年，我們宣布與3D Systems公司開展戰(zhàn)略合作，共同開發(fā)、整合基于3D打印的制造解決方案。雙方合作的款產(chǎn)品DMP Factory 500金屬增材制造解決方案已于2018年9月在美國(guó)IMTS展會(huì)期間推出?，F(xiàn)在，也就是雙方合作協(xié)議簽署一年后，我們對(duì)迄今為止所取得的進(jìn)展是非常滿意的，我們感到還可以做很多事情來將我們的共同愿景整合、優(yōu)化金屬增材制造工作流程，帶給那些希望金屬增材制造集成到其生產(chǎn)環(huán)境中的客戶。

貴公司正在開發(fā)采用配3D Systems的“集成制造解決方案”，這意味著什么？

兩家公司的目標(biāo)是共同開發(fā)解決方案以縮短當(dāng)前單個(gè)金屬增材制造設(shè)備與集合了工業(yè)4.0全部元素的“未來工廠”之間的差距。換句話說，為了能夠?qū)崿F(xiàn)多年來我們推動(dòng)增材制造發(fā)展至今的共同愿景，看到增材制造解決方案在車間真正實(shí)現(xiàn)端到端的集成，我們認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)無縫和高效的工作流程的關(guān)鍵就是要對(duì)現(xiàn)有的軟硬件環(huán)境做出調(diào)整。

譬如，當(dāng)下的增材制造設(shè)備及其所需的后處理工序?qū)儆趧趧?dòng)密集型的加工，幾乎整個(gè)工藝流程都是人工的。即使增材制造不會(huì)用于大批量生產(chǎn)，大家還是會(huì)贊同：為了改善工作流程，提高操作者的安全系數(shù)，共同打造出一個(gè)頗具成本效益的作業(yè)流程，引入某種程度的自動(dòng)化是很有必要的。為實(shí)現(xiàn)這樣的目的，我們采取的步是將3R Delphin夾具系統(tǒng)集成到DMP Factory 500設(shè)備上，從而讓操作者可無縫銜接地將搭建基板置于夾具上從金屬增材制造設(shè)備移至后工序的線切割EDM設(shè)備或者銑床上。這不僅節(jié)省了零件從搭建基板分離后所需的再裝夾時(shí)間也節(jié)省了專用夾具的制作時(shí)間。

3D打印是否會(huì)對(duì)鑄造構(gòu)成威脅？
 
把原材料轉(zhuǎn)變成一個(gè)盡可能接近所需產(chǎn)品形狀的東西，傳統(tǒng)上只有兩種方法：鍛造或鑄造，并且每種方法都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。而增材制造是我們現(xiàn)有的第三種方法，它開創(chuàng)了新的可能性，因此，令人振奮不已。然而，增材制造也有其自身的局限性，正因如此，它跟鑄造之間很可能會(huì)存在很好的互補(bǔ)性。

GF加工方案瑞士增材制造銷售部（AMotion中心）主管Marco Salvisberg先生近指出，一方面，3D打印肯定會(huì)對(duì)一些鑄造應(yīng)用方面的投資造成威脅，因?yàn)橛设T造投資來生產(chǎn)的零件如今正在由3D打印完成，可是從另一方面看，目前人們對(duì)于它的未來發(fā)展規(guī)模只能展望，具體要取決于各細(xì)分市場(chǎng)情況。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，在航空和IGT（工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)）行業(yè)中，預(yù)計(jì)目前鑄件產(chǎn)品組合中的10%-40%將在AMotion中心打印完成。

正如 Marco 所補(bǔ)充的，3D 打印對(duì)于鑄造廠來說也是一個(gè)很好的發(fā)展契機(jī)：蠟?zāi)?、陶瓷芯和聚苯乙烯打印件可大大縮短開發(fā)時(shí)間并能降低模具成本。此外，3D 金屬打印也可成為鑄造廠擴(kuò)展其產(chǎn)品組合的一個(gè)好途徑。3D打印本身在很長(zhǎng)的生產(chǎn)流程組合中只占一小塊，整個(gè)流程還包括精加工、表面處理、熱處理、無損檢測(cè)等，而這些對(duì)多數(shù)鑄造廠而言，都有現(xiàn)成的。

3D打印是否需要更多的自動(dòng)化處理？

跟任何其他工藝或技術(shù)一樣，3D打印當(dāng)然也需要自動(dòng)化來增加產(chǎn)能、提升工作流效率。自動(dòng)化有兩種基本形式：內(nèi)部的和外部的。我們預(yù)計(jì)，隨著時(shí)間推移，兩種形式都會(huì)出現(xiàn)在增材制造上。內(nèi)部自動(dòng)化的一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)例：在CNC數(shù)控設(shè)備上安裝自動(dòng)刀具交換器（ATC）；外部自動(dòng)化的一個(gè)例子：將一個(gè)固定式或者安裝在滑動(dòng)基座上的機(jī)械臂集成入生產(chǎn)單元中，將其變成一個(gè)柔性制造系統(tǒng)（FMS）。

如前所述，將夾具系統(tǒng)集成到一臺(tái)增材制造設(shè)備中只是增材制造流程工業(yè)化生產(chǎn)的步。人們還需要把打印好的金屬零件從金屬搭建基板上分離出來，這跟其他后處理工序一樣，目的都是為了把基板上的零件變成終成品。

在3D打印行業(yè)您希望怎樣跟客戶合作？

理想情況，我們希望自己能跟那些已有現(xiàn)成金屬增材制造經(jīng)驗(yàn)的公司和機(jī)構(gòu)來合作，因?yàn)檫@些公司不僅明白技術(shù)供應(yīng)的好處，而且他們也更能理解從打樣設(shè)計(jì)、研發(fā)到實(shí)際生產(chǎn)落地的轉(zhuǎn)化中所面臨的挑戰(zhàn)性和復(fù)雜性。

對(duì)于這樣的用戶，我們相信我們能為他們提供價(jià)值大化的金屬增材制造設(shè)備，若考慮設(shè)備的強(qiáng)健耐用性，我們就有一款DMP Factory 350，此外該設(shè)備還內(nèi)置自動(dòng)化功能，其作用體現(xiàn)：實(shí)現(xiàn)粉末利用率大化，并為操作者提供一個(gè)更安全的工作環(huán)境。

終統(tǒng)計(jì)下來，我們發(fā)現(xiàn)增材制造流程本身在全部生產(chǎn)工藝流程中只占30%，因此我們會(huì)對(duì)增材制造的下游工序給予特別關(guān)注。

設(shè)備、解決方案、零件這些業(yè)務(wù)中，貴公司更傾向于做哪些？

我們公司的名字就詮釋了我們的業(yè)務(wù)，正如名字所示，我們要提供的是所有解決方案，而不是單純的設(shè)備或者技術(shù)銷售。我們與眾不同之處，就在于我們有獨(dú)特實(shí)力為客戶在金屬增材制造設(shè)備基礎(chǔ)上提供廣泛的技術(shù)解決方案，并有能力將我們的System 3R自動(dòng)化產(chǎn)品線集成到金屬增材制造工藝流程中，從而打造出一個(gè)流程優(yōu)化的金屬增材制造生產(chǎn)環(huán)境。
 
對(duì)于正在尋求零件生產(chǎn)、應(yīng)用程序開發(fā)和其他服務(wù)的客戶，通常我們會(huì)建議他們與我們的AMotion 中心進(jìn)行合作，該中心主要面向咨詢客戶，同時(shí)還會(huì)提供很多其他服務(wù)。它的業(yè)務(wù)范圍從應(yīng)用、粉末和參數(shù)開發(fā)，一直到增材制造設(shè)計(jì)、原型設(shè)計(jì)、橋接和使用多種增材制造技術(shù)(DMLS、EBM、DED)進(jìn)行系列產(chǎn)品生產(chǎn)，重要的是，它們已通過航空航天公司的NADCAP認(rèn)證。

您能談?wù)剚喼薜貐^(qū)的增材制造市場(chǎng)情況么？

如您所知，亞洲市場(chǎng)目前參差不齊，因此，當(dāng)一個(gè)人從北走到南或者從東挪到西時(shí)，他會(huì)看到同一種事物呈現(xiàn)出不同的景象。當(dāng)增材制造在亞洲問世時(shí)，我們看到它在中國(guó)、日本有很好且穩(wěn)定的應(yīng)用，譬如航空，能源，醫(yī)療，工具行業(yè)這些細(xì)分市場(chǎng)領(lǐng)域，正在越來越多地利用金屬增材制造技術(shù)來打造更輕的零件、實(shí)現(xiàn)更多的功能設(shè)計(jì)、加快他們的交貨周期。而在韓國(guó)、臺(tái)灣、新加坡和印度等地，我們看到的卻是吸引人的商機(jī)：那些具有創(chuàng)新精神的用戶要么希望使用上金屬增材制造技術(shù)，要么讓自己研發(fā)部門一直進(jìn)行技術(shù)探索，并在過去多年經(jīng)驗(yàn)積累基礎(chǔ)上打造出可行的應(yīng)用，之后他們干脆升級(jí)，涉入這些相關(guān)應(yīng)用的生產(chǎn)。
 
對(duì)于打算使用3D打印進(jìn)行制造生產(chǎn)的公司，您有什么建議？

增材制造是圍繞客戶定制進(jìn)行的，設(shè)計(jì)不同的產(chǎn)品需要不同的方法，生產(chǎn)產(chǎn)品采用的是跟我們以往習(xí)慣完全不同的方式，這讓我相信（這行業(yè)根本）不存在任何“通用策略”。話雖如此，但我認(rèn)為，優(yōu)勝者之所以能從普眾中脫穎而出，就在于其有創(chuàng)新精神、有“我要去做”的態(tài)度，再加上有期望學(xué)習(xí)、發(fā)展的一個(gè)內(nèi)驅(qū)力。當(dāng)然，也可能會(huì)遭遇失敗。

增材制造是一個(gè)大家都正在進(jìn)行學(xué)習(xí)和探索的行業(yè)，在這樣的環(huán)境里，是不會(huì)有“即插即用”現(xiàn)成的解決方案。因此，要想使用3D打印進(jìn)行制造生產(chǎn)，首先要能接受失敗和摒棄之前固有的想法。因?yàn)槿舨贿@樣做，就可能影響到公司的未來存活，而且更主要是將增材制造融入生產(chǎn)流程鏈的回報(bào)可能極其巨大。