位于美國印第安納州富蘭克林的Innovative 3DManufacturing 公司有一個(gè)秘訣，那就是通過增材制造技術(shù)生產(chǎn)金屬零件和原型，從而保持持續(xù)盈利。在激光粉末床熔融技術(shù)（LPBF）中，構(gòu)建失敗通常是由于熱應(yīng)力導(dǎo)致零件變形，而該工藝尚未得到驗(yàn)證。構(gòu)建失敗的代價(jià)不僅是材料的浪費(fèi)，還有時(shí)間的浪費(fèi)。

　　一般來說，對(duì)于首次使用激光粉末床熔融技術(shù)來說，構(gòu)建失敗很常見，但對(duì)于Innovative 3D 而言，并不常見。這家合同制造商每個(gè)月要完成80 到90 個(gè)AM 作業(yè)，其中大部分都是非經(jīng)常性的首次作業(yè)。公司首次正確打印零件的成功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過90%。

　　如何防止構(gòu)建失敗

　　為了防止零件變形，Innovative 3D 的工程師通常會(huì)對(duì)支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行過量規(guī)范。此外，他們還對(duì)3D 打印特征周圍的附加材料進(jìn)行了過量規(guī)范。公司創(chuàng)始人Beck 談到，構(gòu)建失敗的代價(jià)非常高昂，因此在快速構(gòu)建過程中使用額外材料來保持穩(wěn)定，是一種相對(duì)便宜的保險(xiǎn)措施。來自Hurco、Mazak 和Toyoda的立式加工中心（以及車間里的其他機(jī)床）為公司的日常作業(yè)提供了充足支持。

　　與許多同類鑄件相比，即使是額外毛坯較多的增材制造零件，其凈值形狀仍然接近于鑄件，所需的加工工作也比鑄件少。這意味著額外毛坯可以保護(hù)零件的價(jià)值，而不會(huì)給下游帶來大量額外成本或工作量。事實(shí)上，這種依賴于機(jī)械加工的鑄造方式是這家商店成立之初就遺留下來的。

　　當(dāng)前，Innovative 3D公司擁有12臺(tái)激光粉末床熔融設(shè)備，每天大部分設(shè)備都在為客戶加工零件。Beck 依靠個(gè)人貸款建立了這家企業(yè)，沒有風(fēng)險(xiǎn)投資，除了聯(lián)合創(chuàng)始人之外沒有其他投資者，如果企業(yè)失敗，他自己的家也會(huì)岌岌可危。也許正是因?yàn)楣纠习鍖?duì)最后一點(diǎn)的重視，公司在七年的經(jīng)營中一直保持盈利。

　　在第一年，雖然增材制造活動(dòng)仍在不斷增加，但使企業(yè)盈利的卻是機(jī)械加工工作。因此，3D 打印與機(jī)械加工的緊密結(jié)合也是企業(yè)成功的關(guān)鍵因素。Beck 說，如果說還有一個(gè)因素同樣重要的話，那就是與客戶的密切關(guān)系。

　　在增材制造零件中尋找成本節(jié)約

　　他說，與客戶的聯(lián)系有一部分是聲譽(yù)方面的：不僅要關(guān)注公司的知名度，還要關(guān)注公司的知名度。“說到做到”是公司的經(jīng)營原則。公司的大部分業(yè)務(wù)都是來自回頭客或客戶介紹，因此，聲譽(yù)的價(jià)值始終在他的腦海中揮之不去。由于公司承接的大部分工作都是開發(fā)性的，因此交付時(shí)間上的變化是公司發(fā)展的一部分，而Beck 的目標(biāo)則是以可靠的一致性脫穎而出，無論他認(rèn)為某項(xiàng)工作的時(shí)間安排是否受到密切關(guān)注。與客戶互動(dòng)的另一個(gè)方面是咨詢：有足夠的機(jī)會(huì)共同了解工作。

　　他說，很多零件都適合采用增材制造技術(shù)，但其中大部分零件都可以通過直接的幾何變化（例如與懸掛特征有關(guān)的變化）或了解哪些特征對(duì)零件的功能真正至關(guān)重要，從而以更低的成本進(jìn)行增材制造生產(chǎn)。同時(shí)，在公司生產(chǎn)的零件中還有很大一部分不適合采用增材制造技術(shù)，即使客戶認(rèn)為增材制造技術(shù)是他們想要的。

　　Beck 聲稱：在公司為客戶提供的增材制造零件中，只有八分之一的零件對(duì)3D 打印有實(shí)際意義。對(duì)于其他零件，他在鑄造行業(yè)的職業(yè)經(jīng)驗(yàn)以及后來在機(jī)床行業(yè)的工作經(jīng)歷，使他掌握了足夠的知識(shí)，能夠?yàn)榭蛻籼峁┯杏玫闹笇?dǎo)，幫助他們找到更具成本效益的非增材制造方法。這意味著對(duì)于Innovative 3D來說，增材制造生產(chǎn)的另一個(gè)成功秘訣就是不輕易放棄增材制造生產(chǎn)的機(jī)會(huì)。

　　增材制造的供應(yīng)鏈機(jī)會(huì)

　　對(duì)于Innovative 3D 公司來說，通過LPBF 進(jìn)行的重復(fù)性生產(chǎn)發(fā)展迅速。目前，該公司40% 的增材制造工作是生產(chǎn)，60% 是原型或工藝開發(fā)。公司的一半業(yè)務(wù)是航空航天和國防。另一半業(yè)務(wù)則服務(wù)于槍械、醫(yī)療和運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)行業(yè)。這項(xiàng)工作涉及到AS9100、ISO13485和ITAR等質(zhì)量體系的注冊(cè)。此外，還涉及保密工作。

　　目前公司有大約300 份保密協(xié)議。這種保密是增材制造的特點(diǎn)，但就Innovative 3D 而言，并非所有的保密都是圍繞新設(shè)計(jì)進(jìn)行的。有些保密工作主要針對(duì)舊設(shè)計(jì)。許多生產(chǎn)商面臨著與鑄造交貨期長(zhǎng)相關(guān)的供應(yīng)鏈挑戰(zhàn)，他們找到創(chuàng)新公司，希望通過LPBF 獲得原本需要鑄造的零件。

　　Beck 說，在這種情況下，零件的幾何形狀與鑄件相同，而且零件的材料性能通常更好。但他說，公司一般不希望讓人注意到零件替代偏離了他們的標(biāo)準(zhǔn)工藝。在迄今為止的公司業(yè)務(wù)歷史中，已經(jīng)通過增材制造技術(shù)生產(chǎn)了超過12000 種幾何形狀的零件。同樣，并不是所有的零件都是為增材制造技術(shù)而設(shè)計(jì)的，因?yàn)橛行┕ぷ?mdash;—近期工作的很大一部分——是打算通過鑄造來制造的零件。

　　增材制造與機(jī)械加工聯(lián)系的更多方式

　　在第一年，很難為增材制造機(jī)床找到工作，因此，其他車間加工是公司主要的收入來源。對(duì)于增材制造供應(yīng)商來說，這是機(jī)械加工與增材制造技術(shù)最基本的聯(lián)系方式之一：作為一種替代途徑，一種在增材制造機(jī)會(huì)之間或之前獲得收入的手段。相比之下，Innovative 3D 公司如今幾乎所有的機(jī)械加工都支持增材制造技術(shù)，這就使這兩種技術(shù)之間有了更多的聯(lián)系。

　　鑄件加工是增材制造的準(zhǔn)備工作。與鑄件加工相關(guān)的能力為加工增材制造零件提供了有效策略。這兩類零件的特點(diǎn)都是有機(jī)形狀，無法提供平整的裝夾表面。就像在其他對(duì)鑄件進(jìn)行精加工的車間一樣（Innovative 3D 有時(shí)也進(jìn)行精加工），這里的車間有一臺(tái)銑床，用 Renshape 可加工聚合物切割定制的工件夾具，以支撐異形工件，這些異形工件是由3D打印而成的。

　　在金屬增材制造中，傾向于加工比避免加工更有意義。同樣，因?yàn)橐淮问〉闹圃炜赡軙?huì)毀掉一項(xiàng)工作的盈利能力，所以額外的庫存是一種廉價(jià)的保險(xiǎn)。與鑄造相比，即使增材制造零件留有大量余量用于機(jī)加工，也更接近凈形狀。

　　增材制造的工作流程使其成為一個(gè)出色的原型機(jī)加工車間。增材制造零件的工作流程和復(fù)雜性訓(xùn)練了支持這項(xiàng)工作的機(jī)械車間的步調(diào)、耐心和細(xì)心，使其非常適合加工復(fù)雜的原型和模具。許多機(jī)械加工車間試圖避免這種一次性工作，而更傾向于重復(fù)性生產(chǎn)。

　　以滿足增材制造需求為導(dǎo)向的機(jī)械加工車間，本質(zhì)上也是一個(gè)有能力加工原型的車間，這基本上是它的次要優(yōu)勢(shì)。如今，Beck 和Innovative 3D 面臨的一個(gè)大問題也與加工有關(guān)。該公司仍然承接高端機(jī)加工業(yè)務(wù)，并為航空航天和醫(yī)療客戶提供某些重復(fù)性機(jī)加工業(yè)務(wù)，這些業(yè)務(wù)是該公司在機(jī)加工業(yè)務(wù)占據(jù)重要收入份額的時(shí)期贏得的。

　　但是，現(xiàn)在增材制造加工工作已經(jīng)占滿了車間的產(chǎn)能，而且公司認(rèn)為如果擴(kuò)大規(guī)模，還可以從事更多的增材制造加工工作。從某種意義上說，增材制造生產(chǎn)的成功，為將潛在的增材制造工作轉(zhuǎn)向其他工藝奠定了信心基礎(chǔ)。因此，更多的機(jī)會(huì)不斷涌現(xiàn)，使Innovative 3D 公司能夠抓住機(jī)會(huì)。

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