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Fortus 450mc 應對小批量生產的神兵利器

2023-09-18

JohnCrane是一家全球領先的轉動設備解決方案提供商，成立于100多年前。該公司設計并制造多類產品，包括機械密封件、機械系統、連接件、過濾系統和預測性數字監控技術。

JohnCrane在歐洲的研發場所之一位于英國斯勞，團隊在那里負責產品制造、測試、保養和維修等活動。對于JohnCrane公司所提供的服務，增材制造技術正扮演著越來越重要的角色。早在2018年，公司在斯勞組建了一支全新的制造團隊。該團隊不僅使用3D打印技術制造模具來幫助車間人員開展生產作業，他們還生產低成本定制化的夾具治具來協助研發團隊快速測試新的設計理念和制造工藝。

JohnCrane的團隊需要克服傳統零部件生產的挑戰，評估出可以節約的時間和成本。在測試了多項技術后，他們聯系了Stratasys當地的合作伙伴SYSSystems，購買了一臺StratasysFortus450mc?3D打印機。促使這一決定的關鍵在于Stratasys提供的一系列工程級材料，尤其是FDM?Nylon12CF。這是一種包含35%短切碳纖維的高級3D打印復合材料。該材料不僅在性能上能媲美傳統制造零件，還能讓JohnCrane將3D打印生產能力延伸到新的應用上，并將此作為日常運作的一部分。

“我們之所以決定投資Fortus450mc，是因為它能夠完美替代CNC加工的昂貴金屬零件。新技術的加持對我們的生產工藝立刻產生了積極的影響。使用FDMNylon12CF，我們能夠3D打印出性能接近CNC加工品的零件。相比傳統的生產方式，我們節省了大量時間和成本。這個領域的應用還為我們贏得了最終用戶對材料和打印機性能的信任。同時，還提高了運營團隊對3D打印的認知，現在他們常常會帶著新3D打印需求來找我們團隊。”——LiamJohnstonJohnCrane全球運營先進制造項目經理

在增材制造團隊為一個旋轉試驗裝置設計和生產葉輪罩殼時，這些優點得到了盡數體現。這個裝置的原理是利用氣流來高速旋轉密封部件，以驗證該部件是否能承受運作期間出現的高壓。然而，部分部件需要的速度超出當前裝置的能力。因此，公司不得不將這類部件寄給分包商進行旋轉測試，導致成本增加、交付周期延長。JohnCrane團隊設計并3D打印出新的罩殼，最終成功克服這些難題。新罩殼改善了葉輪周圍的空氣流動，從而提高了內部裝置的旋轉速度。LiamJohnston表示，團隊在一周的時間內完成了創建、制造和兩次設計迭代測試，相比將任務分包，時間明顯縮短。

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“內部的形狀和流量分布很難用傳統機加工的方式制作，而且成本較高。然而，單次3D打印的零件就能取代22件機加工金屬部件組件，制作成本可以降低大約98%。升級后的裝置可用于測試所有密封部件，相比由分包商進行旋轉測試，能降低65%的測試成本并縮短3周的交付周期。這對我們的業務而言是一項重大突破。”——LiamJohnstonJohnCrane全球運營先進制造項目經理

此外，增材制造技術幫助JohnCrane實現對積極健康和安全文化的承諾。團隊3D打印了碳密封部件的復制品，以供員工練習裝配密封組件。這些復制品更輕，在部件損壞時沒有碳分裂的風險，因此使用更安全。此外，還為設備和模具定制防護裝置，幫助JohnCrane快速解決了一系列潛在的安全隱患。

鉗口加工配件是3D打印節省大量時間和成本的另一個例子。由于JohnCrane總是需要小批量生產一系列產品，這會在CNC加工中心內造成大量停機時間。因為這類生產需要更換金屬夾鉗，以匹配加工零件的直徑。此類金屬夾鉗和一些CNC模具會占據寶貴的存儲空間，并且并非總是有貨，因此需要耗費額外的時間來訂購、運送并加工新模具來滿足要求。為解決這些問題，團隊用FDMNylon12CF材料3D打印了可互換的夾持嵌件和對位套筒，支持新設計的標準卡盤爪。現在，每次換班前都能打印出多個設計的夾鉗配件，以匹配待加工零件的輪廓和尺寸。

“這些新打印的工件夾具能將機器的平均設置時間減少80%，并釋放多余的CNC產能，用以加工金屬夾鉗。由于訂購和運送新夾鉗而產生的無形成本和交期延誤問題，如今都得到了解決。對于大多數的模具應用，Nylon12CF在打印件強度、制作成本和表面光潔度方面幫助我們取得了優異的效果。”——LiamJohnsto

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