拥有超10年经验的增材制造专家，如何看待金属3D打印技术？

拥有超10年经验的增材制造专家，如何看待金属3D打印技术？

众所周知， 3D打印技术（增材制造）正处于蓬勃发展阶段。尽管各3D打印设备厂家非常专业地突出自己的优势，但真正将该技术应用于实际制造中的公司还是非常少。正在实践的企业将很快发现，他们还需要将这个完全不同的工艺集成到现有的生产流程中去，这是极其困难的！于是难题来了，该项目需要一种全新思维、一个全新流程和全新的机器设备。

作为一家全球领先的整体解决方案供应商，GF加工方案就是一家敢于正视此问题的公司。

几年前，GF加工方案一方面感受到自己的市场领域正在遭受3D打印的影响，另一方面也发现自己的加工解决方案也会被3D打印行业广泛使用。因此，GF加工方案决定为3D打印行业提供综合性解决方案。从合作伙伴、设备和解决方案等角度来看，可以说GF加工方案是目前能认真对待3D打印为数不多的几家大型工业机床公司之一。

GF加工方案增材制造专家Mr. Guy J. Ofek 一直致力于为亚洲的企业提供优化的制造解决方案，其中他有将近11年的时间专注于3D打印服务，是该领域里具有丰富经验的专家。接下来，就让Guy带您深入了解增材制造的最新发展！

贵公司为何涉足增材制造领域？

GF加工方案相信增材制造在未来的制造业中将发挥重要作用。考虑到我们在传统减材制造和自动化方面的专业特长，能够帮助我们缩小原型样机和实际制造之间的差距，特别是在出现了金属增材制造技术后，未来制造的趋势将是混合型加工。

混合型生产包括增材制造技术，以及相关的后续流程如铣削、电火花加工、线切割加工、激光纹理加工等完成零件成品所需的全部工艺流程，集成这些技术协同工作，组建“未来工厂”。

增材制造与其它制造技术关系密切吗？

是的，关系密切。尤其是在进行金属增材制造时，用户一直有将金属零件与金属构建基板进行分离的需求，这项操作通常由带锯或线切割机床来完成。因此，作为GF加工方案“集成和优化金属增材工作流程”工作任务的一部分，我们在今年9月EMO展会上推出一款金属增材加工专用线切割机床。该款设备将允许制造商以水平方式从构建板中分离零件。这一新款电火花线切割设备将采用GF加工方案的快速线切割技术，配有内置式3R系统夹具解决方案。

此外，一般来说，金属3D打印机加工出的零件，其表面质量是不足以满足工模具制造商、航空发动机OEM厂家所要求的粗糙度Ra要求。因此，使用金属增材技术进行最终零件生产的众多用户还需要选择铣削加工或者电火花加工设备来改善表面粗糙度以满足要求。

贵公司在精密制造方面的丰富经验对涉足增材制造行业有什么帮助？

增材制造业一直是处于一种“岛状生存”状态，这不是什么秘密。也就是说，三十多年来，它的主要应用一直就是围绕产品开发打转。换句话说，它就是用在那些旨在做适配性、成型和功能测试的原型加工上。说它“岛状生存“状态，是因为增材制造业在过去的8-10年里一直在推动制造和生产环境中的技术更替，这就是那块“新大陆”。在这样的环境中，游戏规则是不同的。举例来说，在产品开发领域，设备必须要有绝对的灵活性，以便用于设计和测试一种特定产品尽可能多的变体，来确定最终哪个产品在实际工作中表现最佳。

而在生产环境中，思维模式差不多反过来了：在某种意义上是不允许任何灵活性的，且有严格的公差要求。不过它们的目标始终是相同的，即为一个特定产品创建尽可能多的版本，同时确保所有产品的一致性并达尽可能最高的质量。

此外，如生产力、强健耐用性、成本效率、冗余能力、平均访问间隔时间(MTBV)、响应时间等诸多因素，在我们讨论生产问题时都是极其重要的，而在产品开发领域中，他们的重要性要小得多。

考虑到 GF 加工方案旗下的Mikron MILL铣削设备在高速铣削加工领域以及AgieCharmilles设备在EDM加工领域的领先地位，我们认为自己有能力更好地理解用户在生产环境中使用增材制造工艺时的独特需求及所面临的挑战。

贵公司与 EOS 和 3D Systems有过合作吗？

是的， 考虑到我们在工模具行业已有的密切客户关系，过去我们曾与EOS公司合作，推出了工模具制造业的金属打印专用设备(AM S 290 Tooling)。

2018年下半年，我们宣布与3D Systems公司开展战略合作，共同开发、整合基于3D打印的制造解决方案。双方合作的第一款产品DMP Factory 500金属增材制造解决方案已于2018年9月在美国IMTS展会期间推出。现在，也就是双方合作协议签署一年后，我们对迄今为止所取得的进展是非常满意的，我们感到还可以做很多事情来将我们的共同愿景整合、优化金属增材制造工作流程，带给那些希望金属增材制造集成到其生产环境中的客户。

贵公司正在开发采用配3D Systems的“集成制造解决方案”，这意味着什么？

两家公司的目标是共同开发解决方案以缩短当前单个金属增材制造设备与集合了工业4.0全部元素的“未来工厂”之间的差距。换句话说，为了能够实现多年来我们推动增材制造发展至今的共同愿景，看到增材制造解决方案在车间真正实现端到端的集成，我们认为，实现无缝和高效的工作流程的关键就是要对现有的软硬件环境做出调整。

譬如，当下的增材制造设备及其所需的后处理工序属于劳动密集型的加工，几乎整个工艺流程都是人工的。即使增材制造不会用于大批量生产，大家还是会赞同：为了改善工作流程，提高操作者的安全系数，共同打造出一个颇具成本效益的作业流程，引入某种程度的自动化是很有必要的。为实现这样的目的，我们采取的第一步是将3R Delphin夹具系统集成到DMP Factory 500设备上，从而让操作者可无缝衔接地将搭建基板置于夹具上从金属增材制造设备移至后工序的线切割EDM设备或者铣床上。这不仅节省了零件从搭建基板分离后所需的再装夹时间也节省了专用夹具的制作时间。

3D打印是否会对铸造构成威胁？
 
把原材料转变成一个尽可能接近所需产品形状的东西，传统上只有两种方法：锻造或铸造，并且每种方法都有自己的优缺点。而增材制造是我们现有的第三种方法，它开创了新的可能性，因此，令人振奋不已。然而，增材制造也有其自身的局限性，正因如此，它跟铸造之间很可能会存在很好的互补性。

GF加工方案瑞士增材制造销售部（AMotion中心）主管Marco Salvisberg先生最近指出，一方面，3D打印肯定会对一些铸造应用方面的投资造成威胁，因为由铸造投资来生产的零件如今正在由3D打印完成，可是从另一方面看，目前人们对于它的未来发展规模只能展望，具体要取决于各细分市场情况。从长远看，在航空和IGT（工业燃气轮机）行业中，预计目前铸件产品组合中的10%-40%将在AMotion中心打印完成。

正如 Marco 所补充的，3D 打印对于铸造厂来说也是一个很好的发展契机：蜡模、陶瓷芯和聚苯乙烯打印件可大大缩短开发时间并能降低模具成本。此外，3D 金属打印也可成为铸造厂扩展其产品组合的一个好途径。3D打印本身在很长的生产流程组合中只占一小块，整个流程还包括精加工、表面处理、热处理、无损检测等，而这些对多数铸造厂而言，都有现成的。

3D打印是否需要更多的自动化处理？

跟任何其他工艺或技术一样，3D打印当然也需要自动化来增加产能、提升工作流效率。自动化有两种基本形式：内部的和外部的。我们预计，随着时间推移，两种形式都会出现在增材制造上。内部自动化的一个简单实例：在CNC数控设备上安装自动刀具交换器（ATC）；外部自动化的一个例子：将一个固定式或者安装在滑动基座上的机械臂集成入生产单元中，将其变成一个柔性制造系统（FMS）。

如前所述，将夹具系统集成到一台增材制造设备中只是增材制造流程工业化生产的第一步。人们还需要把打印好的金属零件从金属搭建基板上分离出来，这跟其他后处理工序一样，目的都是为了把基板上的零件变成最终成品。

在3D打印行业您希望怎样跟客户合作？

理想情况，我们希望自己能跟那些已有现成金属增材制造经验的公司和机构来合作，因为这些公司不仅明白技术供应的好处，而且他们也更能理解从打样设计、研发到实际生产落地的转化中所面临的挑战性和复杂性。

对于这样的用户，我们相信我们能为他们提供价值最大化的金属增材制造设备，若考虑设备的强健耐用性，我们就有一款DMP Factory 350，此外该设备还内置自动化功能，其作用体现：实现粉末利用率最大化，并为操作者提供一个更安全的工作环境。

最终统计下来，我们发现增材制造流程本身在全部生产工艺流程中只占30%，因此我们会对增材制造的下游工序给予特别关注。

设备、解决方案、零件这些业务中，贵公司更倾向于做哪些？

我们公司的名字就诠释了我们的业务，正如名字所示，我们要提供的是所有解决方案，而不是单纯的设备或者技术销售。我们与众不同之处，就在于我们有独特实力为客户在金属增材制造设备基础上提供广泛的技术解决方案，并有能力将我们的System 3R自动化产品线集成到金属增材制造工艺流程中，从而打造出一个流程优化的金属增材制造生产环境。
 
对于正在寻求零件生产、应用程序开发和其他服务的客户，通常我们会建议他们与我们的AMotion 中心进行合作，该中心主要面向咨询客户，同时还会提供很多其他服务。它的业务范围从应用、粉末和参数开发，一直到增材制造设计、原型设计、桥接和使用多种增材制造技术(DMLS、EBM、DED)进行系列产品生产，最重要的是，它们已通过航空航天公司的NADCAP认证。

您能谈谈亚洲地区的增材制造市场情况么？

如您所知，亚洲市场目前参差不齐，因此，当一个人从北走到南或者从东挪到西时，他会看到同一种事物呈现出不同的景象。当增材制造在亚洲问世时，我们看到它在中国、日本有很好且稳定的应用，譬如航空，能源，医疗，工具行业这些细分市场领域，正在越来越多地利用金属增材制造技术来打造更轻的零件、实现更多的功能设计、加快他们的交货周期。而在韩国、台湾、新加坡和印度等地，我们看到的却是吸引人的商机：那些具有创新精神的用户要么希望使用上金属增材制造技术，要么让自己研发部门一直进行技术探索，并在过去多年经验积累基础上打造出可行的应用，之后他们干脆升级，涉入这些相关应用的生产。
 
对于打算使用3D打印进行制造生产的公司，您有什么建议？

增材制造是围绕客户定制进行的，设计不同的产品需要不同的方法，生产产品采用的是跟我们以往习惯完全不同的方式，这让我相信（这行业根本）不存在任何“通用策略”。话虽如此，但我认为，优胜者之所以能从普众中脱颖而出，就在于其有创新精神、有“我要去做”的态度，再加上有期望学习、发展的一个内驱力。当然，也可能会遭遇失败。

增材制造是一个大家都正在进行学习和探索的行业，在这样的环境里，是不会有“即插即用”现成的解决方案。因此，要想使用3D打印进行制造生产，首先要能接受失败和摒弃之前固有的想法。因为若不这样做，就可能影响到公司的未来存活，而且更主要是将增材制造融入生产流程链的回报可能极其巨大。