GF Machining Solutions加工解決方案與EOS GmbH之間的戰(zhàn)略合作的核心目標(biāo)是：將鋪粉成型整合到模具和模具制造涉及的工藝中，適用工業(yè)應(yīng)用部件的單體或者批量化生產(chǎn)。除少數(shù)特殊情況，將不容忽視的增材制造的所有準(zhǔn)備、后處理等工藝并入到所有生產(chǎn)流中。

面臨的挑戰(zhàn)

在增材制造特別是鋪粉打印而言，打印之前的工作尤為重要。產(chǎn)品密度、物理特性、幾何形狀等問題經(jīng)常被忽略。但是，這些確切的信息以及物理性質(zhì)是模具和模具制造中典型工藝鏈的先決條件（圖1）。GF Machining Solutions和EOS GmbH之間的合作主要是為了消除所有應(yīng)用環(huán)節(jié)之間的這種空白。乍一看，這種填補(bǔ)空缺似乎很簡(jiǎn)單;然而，在工業(yè)實(shí)踐中，它代表良品率的大幅增長(zhǎng)。

解決辦法

在已確立的傳統(tǒng)生產(chǎn)流程，特別是模具生產(chǎn)中，基于基準(zhǔn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，期間無需進(jìn)行復(fù)雜的設(shè)置，同時(shí)也不會(huì)造成精度損失；但這目前還不是增材制造中的既定標(biāo)準(zhǔn)。GF算是在其中樹立了一個(gè)標(biāo)桿，目前已經(jīng)有AgieCharmilles AM S 290 Tooling具備了完全集成的System 3R MacroMagnum基準(zhǔn)系統(tǒng)作為標(biāo)配?；鶞?zhǔn)系統(tǒng)為生產(chǎn)中的典型問題提供了顯著的優(yōu)勢(shì)，例如：

‐        成型面按規(guī)定朝向平行于工作面，無需手動(dòng)再調(diào)整

‐        夾緊和定位混合1）模具插入件“預(yù)成型品”，無需手動(dòng)再調(diào)整

‐        成型平臺(tái)上生成的部件依靠基準(zhǔn)系統(tǒng)可以定位在三維坐標(biāo)位置上

‐        成型臺(tái)可輕松夾緊并定位到電火花切割系統(tǒng)，用于分離鋪粉成型的工件

‐        通過銑削或磨削等方式整修部件

GF Machining Solutions依靠基準(zhǔn)系統(tǒng)填補(bǔ)了多個(gè)層面上現(xiàn)有的空白，但基準(zhǔn)系統(tǒng)集成僅僅是將增材制造無縫集成至工業(yè)生產(chǎn)過程的第一步。

要解決的最直接的問題是確保組件不是通過簡(jiǎn)單的“拖放”過程放置在工作區(qū)中的任何位置，而是放置在數(shù)字制造所需要的三維坐標(biāo)位置。為此，AgieCharmilles AM S 290 Tooling標(biāo)配了所需的軟件功能。

鋪粉成型與傳統(tǒng)車間管理系統(tǒng)的數(shù)字化集成是一項(xiàng)難度更大的問題，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的往往按常規(guī)按順序作業(yè)生產(chǎn)過程設(shè)計(jì)，盡管鋪粉制造這種同時(shí)多部件成型的過程在部件狀態(tài)和特性跟蹤方面會(huì)對(duì)現(xiàn)有車間管理系統(tǒng)造成一定的挑戰(zhàn)。但是同時(shí)成型，意味著成型時(shí)間的大大縮短?，F(xiàn)在GF Machining Solutions利用內(nèi)置的System 3R WorkShop Manager軟件可以解決這一問題。

還有一項(xiàng)同等重要的問題就是：鋪粉打印過程需包含一個(gè)實(shí)心金屬基座，以便通過層層熔融金屬將部件固定到基座上。隨后需設(shè)置一個(gè)分離過程（例如電火花線切割）將制造板上生成的部件分離。與制造板分離的這個(gè)過程在熱等靜壓處理之前或之后執(zhí)行（具體取決于部件和過程設(shè)計(jì)），這會(huì)使部件的物理和幾何位置發(fā)生變化，其進(jìn)入電火花線切割系統(tǒng)作業(yè)槽時(shí)位置未定。去除基臺(tái)后，它們必須單獨(dú)重新夾緊，以便通過傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝進(jìn)一步加工，并且必須重新建立其精確的幾何位置。

許多情況下，通過在設(shè)計(jì)階段向CAD模型增加基準(zhǔn)面并在生成部件時(shí)加以建造（圖2）便可解決上述問題。但這種解決方案并非在所有情況下都適用。為此，GF Machining Solutions提出一種包含一個(gè)基準(zhǔn)平臺(tái)（3R MasterPal）和多個(gè)可回收部件專用小型托盤（3R MiniPal；圖4）的概念。根據(jù)這一概念，部件仍在3R MiniPal上直接生成，但需要借助可拆式連接固定至3R MasterPal，并利用定位AgieCharmilles AM S 290 Tooling的集成卡盤來確定基準(zhǔn)。如此一來，3R MiniPal頂部通過增材制造生成的部件可與3R MasterPal輕松分離，必要時(shí)還可繼續(xù)進(jìn)行熱處理（包括3R MiniPal）。而后，所連接的3R MiniPal使部件可重新固定到標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)元件（例如System 3R MacroHP）上。此時(shí)，部件以物理方式固定并定位，該位置對(duì)于常規(guī)生產(chǎn)過程而言已經(jīng)足夠精確。最后部件通過銑削、車削作業(yè)或者通過電火花線切割與3R MiniPal分離。整個(gè)過程的示意圖參見圖4。

模具和模具生產(chǎn)中的標(biāo)準(zhǔn)模板可以使用相同的邏輯，在制造預(yù)成型品時(shí)參考3R MasterPal上的基準(zhǔn)孔型，一可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單固定，二可基于AgieCharmilles AM S 290 Tooling基準(zhǔn)系統(tǒng)來精確位置。由于坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和AgieCharmilles AM S 290Tooling使用相同的物理參考原理，也就是說，測(cè)量的坐標(biāo)可以轉(zhuǎn)換用于3D打印。
此外，3R MasterPal還可以兼容哈斯高或模斯堡標(biāo)準(zhǔn)版。這對(duì)于在標(biāo)準(zhǔn)模具部件上直接生產(chǎn)模具插入物是重要的優(yōu)點(diǎn);例如，它可以大大加速原型模具插入物的生產(chǎn)。

結(jié)論

制造過程鏈融合鋪粉過程會(huì)多次產(chǎn)生物理和數(shù)字接口問題。但是GF Machining Solutions已開發(fā)出多種針對(duì)的解決辦法，并且充分考慮了粉床過程的特定限制條件，以便實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用型集成。

1） “預(yù)成型品”是指：可直接通過鋪粉過程連接幾較為復(fù)雜的部件的模具，并以常規(guī)方式制造。所產(chǎn)生的模具插入件通常被稱為“混合模具插入件”。