Ingersoll和 MELD合作開發超大型金屬3D打印機，打印零件尺寸將達到車輛大小
時間：2022-06-21 09:52 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2022年6月19日，美國陸軍DEVCOM-GVSC材料、增材制造（密歇根州沃倫市底特律兵工廠）的Norbert
J. Kott在SME網站上發表文章稱，他們正在與LFAM
3D打印機制造商Ingersoll（隸屬Camozzi集團）和位于弗吉尼亞州的MELD
Manufacturing合作，開展打造無接口車輛的項目。該項目的目標是開發一種超大型金屬3D打印機，能夠生產與整個車輛一樣大的部件。
無接口車輛項目的目標是制造出更少焊接點的車體，從而直接提高車身整體的抗攻擊性。鍛造、成型和焊接等傳統的制造工藝并不能很好地滿足車輛項目的需求。另一方面，增材制造（AM）技術在材料加工和靈活制造方面提供了新的機會，為生產新的車輛概念提供了一個全新的途徑。
Kott在文章中指出："增材制造系統創建大型金屬部件的能力，如整個車體，仍處于起步階段。一些金屬增材制造能力已經被證明有尺寸限制，只能在一個平面或軸向上實現大尺寸成形。商業上現有的金屬增材制造系統的最大構建量通常可以達到1x1x1m，這已經可以實現許多應用機會。"
可實現大尺寸成形的打印系統包括Sciaky的EBAM機器和DMG Mori和TRUMPF等公司的大型DED系統。這些打印系統可以生產大型部件，但成本仍然很高，因為它們是以金屬粉末為原料的。打印大型零件需要大量的材料，并且過程中的原料處理是另一個主要考慮因素。雖然粉末（或吹粉）定向能沉積系統已經證明有能力擴展到一些較大的尺寸，但基于粉床的技術還沒有。盡管這些技術的開發正在進行中，但與處理和加工金屬粉末有關的固有挑戰仍然存在，并將在系統擴展到更大尺寸時被放大。近年來，其他大面積增材制造（AM）系統（長度達7米）已被展示，最突出的是用于加工聚合物和纖維增強材料，因此主要限于工具件應用。
Kott總結道："需要將現有的技術和機器能力擴展到更大的平臺，使其具有進入廣泛的大規模應用的通用能力，特別是在金屬方面。"
ASTRO美國公司、ALMII和美國陸軍DEVCOM-GVSC正在合作開展無接縫車體項目，這個贊助項目將為美國陸軍石島兵工廠開發一個大型金屬AM系統，促進大型金屬部件在陸軍地面車輛中更為普遍的應用。該計劃的愿景是將歷史上在各行業得到驗證的大型機床與增材制造技術相結合，以減少生產周期。由此產生的能力將使金屬增材制造達到以前從未見過或無法獲得的規模，不僅用于地面車輛系統，而且用于所有大型應用。打印這種大型金屬部件的能力將開辟新的應用，擴大增材制造工藝的用途。
無接縫車體項目將創建并交付兩臺不同的機器。第一臺機器將能夠打印和加工尺寸達1x1x1m的零件。這臺機器將用于工藝開發、打印策略和打印路徑規劃，用于打印尺寸達到機器極限的部件。第二臺尺寸更大的機器將能夠在其10x6.5x4m的構建體積（長x寬x高）內打印和加工零件，這將是公開可用的最大的金屬AM系統。
英格索爾和MELD正在開發用于車輛尺寸部件的金屬3D打印機，與美國陸軍合作開展無接口車體項目。這款大型系統的基本架構將由英格索爾機床（隸屬于康茂盛集團）提供，該公司已經開發了目前市場上最大的復合材料AM系統。英格索爾使用西門子的組件和軟件來運行其巨型龍門系統，該系統可以生產長達7米的零件。西門子團隊也被選中參與該計劃，其重點是多軸、基于CNC的應用和過程模擬。
MELD制造公司是MELD工藝（也被稱為增材攪拌摩擦沉積）的開發者，正在生產和交付沉積系統，這些系統將實現這些大型金屬AM機器的增材部分。他們的專利加工技術是在固態工藝中利用了鍛造原料材料，依靠嚴重的塑性變形將材料沉積在沉積點上。
△增材制造攪拌摩擦沉積技術。照片來自MELD制造公司。
對于無接口車體項目，考慮了所有商業上可用的金屬增材制造技術。該大型機器被配置為橫移式龍門機器，金屬打印和加工工具直接安裝在一個軸上（Z方向）。這種配置適合處理大型、（重型）金屬部件，并允許靈活操縱制造方法。MELD制造公司開發的獨特的基于摩擦攪拌的增材制造工藝被認為是最有希望滿足、大型系統的尺寸和材料要求。該方法采用了一個空心的旋轉軸，材料通過軸被送入并沉積在基體上。這種方法涉及的AM方法溫度較低，以減少過程中產生的應力和堆積。
MELD工藝是一種固態增材制造（AM）技術，用于在低于熔點的溫度下沉積和加工材料。由于MELD制造的部件是完全致密的，因此不需要二次加工來消除體積缺陷，如空隙或孔隙。該系統不需要專門的室，因為材料是在低于熔點的溫度下打印的。未開發的下一代材料可以提供更好的性能。
無接口車體項目的最終目標是開發一個能夠快速制造大型金屬結構的系統，促進金屬材料更廣泛的應用。位于密歇根州底特律的美國輕質材料制造創新研究所（ALMII）對該項目做出了貢獻。
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