Star Rapid是一家小批量生产的3D金属打印公司,采用多种传统和增材技术进行快速成型、快速加工和定制零件批量生产。该公司原名Star Prototype,于今年初完成更名,同期在香港境外工厂就投资了250万美元用于设施扩容、引进前沿塑料喷射铸造、CNC和检验设备等。

                                                                以钛材和轻质晶格打印钛合金叶轮

Chloe Kow是该公司直接金属激光烧结(DMLS)技术经理,自2015年起就在此工作。她出生、成长在马来西亚,并在此开始其研究材料和制造工程的生涯。Chloe毕业于谢菲尔德哈莱姆大学的高级工程专业,她曾花费5年多时间,与英国制造技术中心(MTC)和焊接研究所合作从事金属3D打印技术的研发工作,在就职于Star Rapid公司之前,她一直专注于航天和汽车领域的研究,目前主要负责金属3D打印技术管理。

我问了她几个问题,主要是关于:如何带领其团队成员在本行业工作的; 是什么阻碍了公司将AM技术用于系列生产;以及在不断发展的AM大行业大环境下她认为在接下来会发生哪些变化?

                                                   Chloe Kow,Star Rapid直接金属激光烧结技术经理与Renishaw AM250系统

TCT:您可以向我们详细介绍一下您在Star Rapid所担任的职位吗?您平时都做些什么工作以及正在研究哪些技术?

Chloe Kow:我在Star Rapid公司担任经理,解决问题及讲授专业知识是我工作的一部分。我们的客户在金属3D打印技术方面普遍缺乏增材制造设计知识,因而导致在建构过程中出现多次失误和技术问题,而我则负责帮他们解决问题。这也就是为什么除了担任总技术顾问之外,我还承担着向客户讲述如何采用增材制造技术制造部件。

Star Rapid公司采用最先进的Renishaw AM 250系统。对于传统制造,我首先将客户提供的3D CAD文件录入到Materialise Magics软件中,以固定部件、确定部件优化方向和支撑生成。由于构建平台时需要保持部件牢固,因此支撑生成是软件编制的非常重要的一部分,并且也要兼顾散热功能。如果未能有效支撑部件,由于反复加热和快速冷却过程中产生内应力,部件可能会偏离平台或由于出现熔融(无法从下面支撑)导致部件制造失败并采用刮刀刮除。一旦支撑生成,在将文件发送至AM 250设备进行打印之前,需设定Renishaw Build Processor正确的工艺参数和激光扫描路径将有支撑的部件切成薄片并进行划线。

一旦部件制造完成,金属3D打印通常要求进行后期的加工处理,以实现仅靠3D打印无法实现的功能。我使用公司内部的AddSub服务,采用5轴CNC设备除去多余材料以提高表面光洁度和容差。

                                                                             Star Rapid的工厂车间

      您已经用了十多年时间从事先进的制造研究和工作,到目前为止,您觉得您亲身经历过怎么样的变化?

在过去的十年间,我发现3D塑料打印技术已在本行业广泛应用,然而3D金属打印应用并不常见。尽管市场上已出现了一些金属打印设备,但直到最近,它们还主要是被应用于研究工作。在过去2年里,众多金属设备制造商和金属粉末制造商开始涌现,我预计在未来将会继续保持这一趋势。随着适应能力和竞争能力的提高,设备和材料成本将逐渐降低。

虽然许多大学已经开始设立3D金属打印课程并开展相关研究,但其机会有限。现在,3D金属打印技术主要应用于航空、汽车和医疗领域,还有一些非常细分的应用,如珠宝制造。在未来几年里,3D金属打印技术在速度、质量和后期加工改善方面将取得进展。越来越多的公司开始采用3D金属打印制造部件和终端产品。随着3D金属打印技术模拟分析软件的不断涌现,增强型制造技术也越来越易于控制,进而降低了部件缺陷率。我也期望能研制出更多混合系统,特别是适用于粉末层融合技术的系统。

您在英国和中国从事过AM相关工作,您认为该技术在两国内的发展和采纳率有哪些不同呢?

在中国工作的两年里,我见证了3D打印行业向前迈了很大一步,特别是3D金属打印。这可能归功于中国政府在2015年公布了“中国制造2025”计划,提倡推动制造行业向前发展并升级标准使之与德国或日本标准并驾齐驱。中国政府大力支持新应用,并成立AM创新中心,从而加速了AM技术的发展与新设备的开发。最近几年,中国当地涌现出一批AM设备制造商和粉末制造商则归功于这一切的努力。

您认为是什么阻碍了公司将AM技术用于系列生产,需要做些什么工作来改变这一现象呢?

正如前面所述,缺乏3D金属打印设计有关的教育,阻碍了公司将这一技术用于系列生产。耗时长且成本高,因此制造轻质和高强度部件时,应优先考虑用时和成本问题,3D金属打印技术是可以解决这些问题的理想技术。

在Star Rapid,我们与客户保持密切合作,为他们设计生产部件并提供设计指南帮助他们了解这项技术。只要客户能够理解设计指南的基本内容,他们就能充分利用3D金属打印,而无须牺牲创造力。为进一步帮助客户,我们就增财制造的设计制作和技术限制还提供免费在线视频,同时我们还将在2017年11月和2018年3月在公司工厂内举行现场3D金属打印手把手培训。在本行业,越来越多的制造商需要成为这一领域的教育者, 3D金属打印培训也将成为其业务计划的核心部分。

去年,Terry Wohler称金属是行业热潮 ,您也这样认为吗?

毫无疑问!金属增材制造技术使得这个行业制造出外形复杂的成品零件,而这是采用其他技术无法实现的。这使它成为一项备受欢迎的技术。在过去几年,我曾参加过在上海举行的TCT亚洲展,展览的金属和塑料AM机械的数量逐年增加。

您愿意在本行业看到并推动哪些进展?

尽管市场上已有软件可以对3D金属打印过程中的部件变形进行模拟分析,我仍期望在接下来几年内会研发出一款更稳定、成熟和准确的软件,可以在AM金属制造过程中准确预测每一层的热性能和显微组织结构变化。

就该技术而言,因其层间增材的性质——金属热性能(易导致下方每一层出现重熔和快速冷却现象),预测金属AM部件的显微结构变化是非常困难和复杂的。如果可以成功研究并能完全理解该等复杂微观结构演化现象,这可能会使得金属AM技术在构造过程中更易控制,几乎不会出现构造失败,并能节省大量时间。

消息来源:TCT中文版杂志季刊