与传统方法相比,采用增材制造使得铸造制造商D.W.Clark将一些模具生产成本降低了90%,从而实现了吸引新业务的零部件开发。
D.W.Clark总裁Jeff Burek说:“客户来找我们,他们已经没有制造选项,而我们已经能够使用3D打印来完成。”“由于使用了添加剂,我们的业务可能会增长,我可以轻松地说增长15%。”
布瑞克说:“我们现在拥有的很多客户,我们之所以拥有,是因为我们使用添加剂获得了他们的信任,后他们会为可能使用传统(制造)的零部件提供额外的业务,这可能是产量更高的零部件。我们使用添加剂制作了原型,然后您转向更高产量的工具。”
使用增材制造更简单、更快速
D.W.Clark公司生产低到中批量的铸件,通常生产数百到数千个零部件,主要用于航空航天和国防。大多数部件的重量在1200磅到2000磅之间,包括发动机的外壳、泵组件和用于流体处理的大型阀体。对于这些零件,传统的金属铸造方法效果最好。
然而,其中一些部件的内部结构也很精细,壁厚只有八分之一英寸。用于创造这些内部通道的核心、工具和图案,在历史上也是通过传统的金属铸造来完成的。
D.W.Clark在马萨诸塞州经营着三个工厂。Burek经营着公司最大的工厂,位于马萨诸塞州的Taunton。他最终意识到增材制造提供了一种更好的制造核心的方法。
Burek说:“添加剂消除了将多个芯块组装在一起然后将其放入模具中的需要,”“您通常可以将其3D打印成一个单一的实体。同样在模具方面,您不需要拔模或担心从沙子中提取工具或形状。”
D.W.Clark于2014年首次涉足3D打印,从3D打印公司ExOne购买砂印模具,以测试替代传统CNC方法制造砂模印模的工具。
Burek说:“我们使用了大量的3D打印模具,因此我们在2018年购买了一台打印机并将其安装在我们的Taunton工厂。”借助内部技术,公司可以快速迭代并且与从外部供应商处购买模具相比更便宜。
从车间操作员到工程师的所有员工都参与了新技术的采用。Burek说:“制造传统模具的模具制造商。我认为他们对添加剂很着迷。这并没有消除对他们所做工作的需求,”“我会将增材描述为增强。他们能够输出更多。这些核心组件很困难,他们现在可以使用3D打印的核心并将其放入模具中。这为他们在一些非常敏感或微妙的项目上节省了很多时间、困难和挫折。”
Burek补充道:“工程师喜欢它,因为它很容易重现更好的设计,”“模型和它们发送到打印机的内容之间没有中断。从他们的角度来看,这只是一个更可控的过程。”
增材制造的速度使D.W.Clark能够快速迭代设计并解决这些弱点。Burek说:“假设您的成型商或您的操作员在处理该模具时遇到了麻烦。您只需将手柄或升降机械3D打印到模具中即可解决问题,”“你有更多的能力来解决问题,而如果你有固定的工具,你必须对工具进行物理调整,这可能非常非常耗时。”
添加添加剂的挑战
采用添加剂会带来设备维护挑战。D.W.Clark的员工在维护和维修CNC机床方面拥有丰富的经验。该公司只能对3D打印机进行比较基本的维护和维修,更复杂的事情必须依赖设备制造商。尽管如此,Burek表示,有时也很难为旧设备寻找技术人员,而3D打印机制造商提供了出色的服务。
Burek补充说,对于采用添加剂的制造商来说,重要的是要了解技术在哪些地方没有意义,部分原因是用于直接金属打印烧结的粉末金属的额外成本比铸造原材料的成本高。速度也是一个需要考虑的重要因素。
Burek说:“我认为对较小零件进行直接金属打印是可行的方法。较小的零件意味着一英尺长或更少,但是为直接金属打印而烧结的原材料的每磅成本通常已经比我们的成品成本要贵,这是一个相当不错的利润。3D打印所需的时间会随着体积呈指数增长,”“用3D打印出一条面包大小的图案可能需要48小时才能用塑料打印出来。我们可能可以在其中一台沙打印机上在大约8小时内打印出相当于60条面包的量,然后浇铸到这些模具中。”
在2021年第一季度末,D.W.Clark购买了第二台增材机,能够以比公司第一台机器更高的清晰度进行打印。Burek估计,增材部件现在已经取代了公司10%到15%的模具,取代了需要翻新的现有模具模型。它还减少了对存储的需求。
Burek说:“我们的一个工厂仅存储近40000平方英尺的工具,”“而房地产价格在上涨,存储成本也在增加,还必须维护这些工具。每次你去使用它们时,你都必须重新检查并确保一切都处于良好状态,然后再将该工具投入生产。”相反,转向添加剂机器更容易。