“ 朱诺”号飞船(上使用了一些早期增材制造的产品,如波导支架,该飞船将在2016年到达木星
由于增材制造可以完全按照设计形状创造任意造型,生产步骤偏离设计的问题也同样解决。在理论上,使用增材制造就没有必要根据技术数据的解读,如尺寸和公差,进行模型制作,生产的重点直接放在这些技术数字上,而不用再顾及设计意图。这个理念在思维上是真正的创新,也正是Lockheed Martin公司的愿景,不仅是照搬增材制造,也不仅是在制造方面运用增材制造,而是要把增材制造导入到整个产品的开发过程中。Lockheed Martin公司将这个愿景称作“数字层”。
做不可能的事
在卫星和无人航天器的生产中,成品部件的增材制造进程往往缓慢而且谨慎,这是必须的。如果要用物理距离来衡量增材制造的先进性的话,那么太空系统公司则比任何一家公司走得更远,因为运用增材制造生产的波导支架,作为NASA朱诺号航天器的部件,已经在飞往木星的路上了。与用整轧坯料进行切削加工相比,这些支架的生产,在Arcam电子束熔融设备(EBM)上用钛金属实现了近净成形。
太空系统公司生产副总裁Dennis Little先生带领我参观了曾制造Titan火箭的Waterton工厂。工厂中除了增材制造实验室外,还为组合结构件生产扩充了接合和固化的产能,同样,数控加工生产也采用了最新购置的设备,实现了现代化产出。为了提高产能,这里的制造工程师们极有预见地将数控机床与增材制造设备并列摆放,以顾及零件加工中可能的切换。尽管在大多数情况下,增材制造并不直接置换切削加工,但Lockheed Martin公司与航天相关的产品量小且结构复杂,增材制造确实是其许多普遍的传统切削加工类产品的最好生产方式。
Lockheed Martin公司在天线抗剪连接件的考虑上取得的一些进展。这个连接件的其他设计可能性还会将此更加推进一步。Little先生介绍说,按增材制造的理念做设计的方法是:只需从产品的实际功用角度出发,去设想实现产品功用所需的最少材料。连接件有个网孔状加强结构,是个很好的例子,这结构用传统方法加工不是不切实际,而是不可能。而对Lockheed Martin公司来讲,这是一个提示。使用过增材制造的人会发现一条经验:在使用增材制造的部分,或许直到发现得出的造型只能用增材制造手段进行加工时,你才会发现设计最终是成功的。
超越尺寸与公差
与产品设计承诺密切相关的是设计过程,这个过程本身并不是要抓住某些东西,只有设计意图才是产品开发的根本,这个过程就是要把产品的设计意图体现出来。整个生产过程“数字层”对接,从概念到付诸实施,是一个比仅止于加工步骤或加工作业层面的应用要大得多的设想。
3D打印对部件加工来说,显然是一种加工方式,而且是最适合的方式。但是,Little先生强调:“‘数字层’并不依赖增材制造。由于增材制造的运用,其速度让工厂发现材料的采购和质量是生产瓶颈,阻碍了生产的同步进行,它已经在很多方面改变了Waterton工厂的传统生产方式。在其实现‘数字层’的适宜性方面,增材制造将会以近似同样的方式重塑传统生产方式,抛开现场量具测量和过程内返工,数控加工也同样可以独立接受并依赖数字模型。”
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