麻省理工學(xué)院 | 3D打印產(chǎn)業(yè)化
指南者留學(xué)
2022-11-29 10:36:59
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<p><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1669689514365/1669689514365.jpg" width="808" height="539" /></p>
<p>增材制造的前沿技術(shù)為那些希望改造制造流程、創(chuàng)造新產(chǎn)品的公司提供了無限可能。但想要進(jìn)入這一領(lǐng)域的公司,傳統(tǒng)上必須向最新的3D打印機(jī)器投入巨額資金,然后再想辦法將它們整合到自己的運(yùn)營中。</p>
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<p>考慮到3D打印機(jī)在許多工業(yè)應(yīng)用中在吞吐量和一致性方面存在困難,這是一個很難推銷的產(chǎn)品。</p>
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<p>現(xiàn)在,由Martin C. Feldmann孟' 14和MIT教授John Hart創(chuàng)立的VulcanForms正在為企業(yè)提供數(shù)字化制造服務(wù),以大規(guī)模生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品。該公司幫助客戶進(jìn)行材料選擇和產(chǎn)品設(shè)計,然后在其生產(chǎn)代工廠工藝可伸縮的制造工作流。</p>
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<p>這些工作流程的核心是一臺專利的激光粉末床融合(LPBF)金屬3D打印機(jī),它使用一系列精心設(shè)計的激光束來生產(chǎn)具有復(fù)雜設(shè)計的高性能金屬部件。這些打印機(jī)與VulcanForms的機(jī)械加工、機(jī)器人和后處理設(shè)備集成在一起,通過一個數(shù)字線程來監(jiān)控零件的生產(chǎn)過程。</p>
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<p>哈特說:“盡管LPBF技術(shù)已經(jīng)在包括噴氣發(fā)動機(jī)燃料噴嘴和整形外科植入物在內(nèi)的多個應(yīng)用領(lǐng)域得到了完善,但它僅僅觸及了機(jī)會的表面。”“VulcanForms看到了一個巨大的市場機(jī)會,可以實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模的增材制造,并將其與數(shù)字生產(chǎn)系統(tǒng)集成。”</p>
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<p>VulcanForms目前正在為醫(yī)療、國防、半導(dǎo)體和航空航天行業(yè)的公司生產(chǎn)零部件,將設(shè)計在幾天內(nèi)轉(zhuǎn)化為成品部件。創(chuàng)始人說,VulcanForms的質(zhì)量超過了鈦、鎳基和高級鋼合金等材料的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。</p>
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<p>VulcanForms目前正在完成其位于馬薩諸塞州德文斯和紐伯里波特的頭兩個數(shù)字制造設(shè)施。完成后,德文斯工廠將安裝幾十套公司的增材制造系統(tǒng),并具備后處理能力。創(chuàng)始人說,這些系統(tǒng)將使德文斯成為世界上產(chǎn)量最高的金屬增材制造工廠。紐伯里波特工廠專注于精密加工、工業(yè)自動化和裝配操作。將這些技術(shù)與數(shù)字線程相結(jié)合,VulcanForms正在建立美國的數(shù)字制造基礎(chǔ)設(shè)施,創(chuàng)始人說,這將定義產(chǎn)品的設(shè)計、制造和交付方式。</p>
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<p><span class="h1"><strong>使3D打印工業(yè)相關(guān)</strong></span></p>
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<p>哈特稱他進(jìn)入增材制造是偶然的。2013年,一位同事邀請他為麻省理工學(xué)院(MIT)的先進(jìn)制造與設(shè)計工程碩士課程授課。</p>
<p>哈特說:“我不記得是什么讓我提議把課程的重點放在增材制造上,因為我當(dāng)時還沒有在這個領(lǐng)域做過研究。”“這門課是我用來探索一種新興趣、挖掘?qū)W生們的激情和好奇心的一個實驗。”</p>
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<p>費(fèi)爾德曼就是那個班的一名學(xué)生,當(dāng)時他在麻省理工學(xué)院上第一學(xué)期。這門基于項目的課程要求學(xué)生測量3D打印零件的精度,提高它們的性能,并參與有關(guān)3D打印與制造核心原理的講座。</p>
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<p>費(fèi)爾德曼說:“麻省理工學(xué)院向你扔了這么多東西——高技術(shù)含量的東西,但非常適用。”“在麻省理工學(xué)院,學(xué)習(xí)增材制造不僅僅是計算。這是,‘這里有[融合沉積模型]打印機(jī),告訴我它們的能力是什么。“你用它們來制造東西。我真的很喜歡。它為行業(yè)和初創(chuàng)公司的領(lǐng)先研究工作做好了準(zhǔn)備,因為你必須知道自己在做什么,并有信心找到答案。”</p>
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<p>獲得學(xué)位后,費(fèi)爾德曼成為哈特實驗室的研究專家,在那里他研究納米材料和電池電極。但費(fèi)爾德曼和哈特繼續(xù)集思廣益,以使增材制造在工業(yè)上更具相關(guān)性。</p>
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<p>最終,他們決定建造一種新型的LPBF金屬打印機(jī),使大量的激光器可以同時工作,提高吞吐量的同時保持成品的質(zhì)量。兩人通過麻省理工學(xué)院的創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)服務(wù)(Venture Mentoring Service)獲得了早期指導(dǎo)。</p>
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<p>“我們的目標(biāo)是重新構(gòu)建LPBF流程,并以一種能夠提供更高、更一致質(zhì)量的方式來實現(xiàn)它,我們認(rèn)為這是增材制造工業(yè)化的主要障礙。”哈特說。</p>
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<p>帶著這一使命,費(fèi)爾德曼和哈特決定邁出這一步,創(chuàng)辦VulcanForms公司。費(fèi)爾德曼在研制第一臺打印機(jī)原型機(jī)時,基本自給了近兩年的時間。如今,該公司的打印機(jī)在每一層都使用數(shù)百條焊接軌跡,激光通過這些軌跡以同步的舞蹈方式移動。這些激光總共可提供高達(dá)100千瓦的功率,以制造出比其他打印機(jī)更高的分辨率和規(guī)模的零件。</p>
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<p>VulcanForms的代工生產(chǎn)還包括CNC加工和后處理設(shè)備,創(chuàng)始人表示,該公司的軟件堆棧是一個關(guān)鍵的區(qū)別。</p>
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<p>哈特說:“從一開始,我們就認(rèn)為3D打印是數(shù)字化制造的基石,軟件和硬件協(xié)同工作,編碼和執(zhí)行生產(chǎn)指令。”“我們已經(jīng)開發(fā)了一種軟件,可以讓每個部分在每個層的每個體素中本地接收相同的溫度。這也讓我們能夠在保持生產(chǎn)一致性的同時快速進(jìn)入最終產(chǎn)品。”</p>
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<p>最終,創(chuàng)始人關(guān)注的是這些功能為客戶解鎖了什么。</p>
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<p>費(fèi)爾德曼說:“真正讓我感到興奮的是,我們能夠把客戶的角色變成現(xiàn)實,在生產(chǎn)環(huán)境中,而不是在衣架或書桌裝飾環(huán)境中。”</p>
<p>“添加劑行業(yè)的每個人都對3D打印機(jī)能做什么非常興奮,而不是它在生產(chǎn)價值流中的工作方式。這就是為什么我們有一個完整的生產(chǎn)價值流。這就是為什么我們的座右銘不是“VulcanForms:一臺打印機(jī)提供100千瓦激光功率”。’而是‘VulcanForms:加速創(chuàng)新’。”</p>
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<p><strong><span class="h1">幫助3D打印發(fā)揮其潛力</span></strong></p>
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<p>去年,一家超級計算機(jī)制造商向VulcanForms發(fā)送了處理器冷卻組件的設(shè)計。這個鈦合金部件包含了幾十個微型隧道,非常復(fù)雜,只能使用增材制造。據(jù)《紐約時報》報道,兩天后,VulcanForms帶著零件回來了。</p>
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<p>VulcanForms還生產(chǎn)醫(yī)療植入物、工業(yè)工具和輪胎模具,以及航空和國防承包商的組件。</p>
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<p>費(fèi)爾德曼認(rèn)為,增材制造帶來的創(chuàng)新將推動許多行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。</p>
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<p>費(fèi)爾德曼說:“我不認(rèn)為將來會有非lpbf打印的骨科植入物。”</p>
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<p>這種技術(shù)進(jìn)步反過來又會產(chǎn)生更多的用例。</p>
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<p>費(fèi)爾德曼說:“我唯一能百分百肯定的是,增材制造的最高價值應(yīng)用尚未被發(fā)現(xiàn)。”</p>
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<p>該公司還將數(shù)字生產(chǎn)技術(shù)帶來的制造業(yè)轉(zhuǎn)型視為美國改善經(jīng)濟(jì)繁榮和創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的一個機(jī)會。</p>
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<p>“VulcanForms認(rèn)為,美國最大的機(jī)遇之一是圍繞數(shù)字生產(chǎn)系統(tǒng)重建其工業(yè)生態(tài)系統(tǒng),”Hart說。“數(shù)字優(yōu)先的生產(chǎn)技術(shù),包括增材制造和自動化精密加工,使供應(yīng)鏈更具創(chuàng)新性、資源效率和彈性。制造業(yè)的創(chuàng)新是美國經(jīng)濟(jì)的支柱。”</p>
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<p>注:本文由院校官方新聞直譯,僅供參考,不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點。</p>
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