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案例洞悉金屬3D打印獨角獸在重工業中的應用

魔猴君行業資訊 1470天前

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當Desktop Metal推出金屬粘結劑噴射工藝的時候，國內市場的判斷主要集中在兩方面，一是粘結劑噴射金屬3D打印工藝聽起來并不新鮮，市場上有的公司早在多年之前就已經有了類似的技術；二是金屬粉末以粘結劑的方式粘結在一起，還需要進一步的燒結工作去除掉粘結劑這些化學成分，市場上對該技術對產品的變形（縮小），以及零件的致密度頗有質疑。

不過隨著Desktop Metal以材料技術、軟件以及設備所形成的整體性的競爭實力，市場的關注更多的聚焦在Desktop Metal所開辟的應用機會。本期，與網友根據Desktop Metal在重工業所獲得的幾個典型應用，來與大家共同領略“小荷才露尖尖角、已有蜻蜓立上頭”的間接金屬3D打印技術應用場景。

Desktop Metal的生產型3D打印機。來源：Desktop Metal

重工業的痛點與機會

重工業是一個獨特的行業，包括化工、石油和天然氣、造船、鐵路和采礦等。為重工業生產的零件通常是少量制造的，并且按訂單設計以適合特定的應用和客戶，其小批量生產的特點通常也導致交貨時間長和成本高。

由于重工業機械龐大且資本密集，因此預期使用壽命較長。這意味著零件可能在首次制造后數年就需要更換，從而迫使公司跟蹤和維護模具，以便可以根據需要生產零件。另一種選擇是將大量的備件庫存入庫，不過這樣帶來巨大的資源占用和大量的后勤挑戰。

由于重工業中使用的許多零件都是定制的，因此其制造通常需要定制的夾具和CNC數控加工編程，這增加了本來就很長的交貨時間和高昂的非經常性工程（NRE）成本。

3D打印為重工業提供了一種節約成本的解決方案，當需要少量高度定制的零件時，無需模具即可大大簡化生產。無論需要一個還是100個零件，每件成本和交貨時間都保持不變。用戶只需將設計上傳到3D打印機，金屬零件就可以在幾天內制造出來并安裝完畢。

太陽齒輪

Master Drilling這家公司位于南非的約翰內斯堡，專門制造大型機器，其中大部分用于采礦業，Master Drilling的許多鉆機都有一個行星齒輪組，該行星齒輪組連接到電動機，然后再連接到鉆頭。

Master Drilling遇到一個挑戰，需要更換齒輪組中的太陽齒輪，工程師試圖從中國的一家鑄造廠采購零件，并被告知這項工作將需要三個月才能完成，然而這對于公司來說是不可接受的延遲，他們需要迅速更換齒輪并快速使得設備重新運行。

太陽齒輪。來源：Desktop Metal

通過Desktop Metal的Studio 3D打印系統，僅在3周內就可以對齒輪進行打印、脫脂、燒結、后期加工和表面硬化處理。魔猴到了解到通過齒輪的熱處理，他們能夠將硬度提高到43 HRC，后來通過等離子滲氮提高到64 HRC。Master Drilling可以將交貨時間從3個月減少到3周，并且比傳統制造更快地將鉆頭投入使用。

太陽齒輪。來源：Desktop Metal

超高溫霧化器

作為排放控制和清潔空氣燃燒系統的領先供應商，John Zink Hamworthy Combustion最近啟動了一個項目，以重新設計用于液化天然氣（LNG）油輪的UHT霧化器。

霧化器。來源：Desktop Metal

最初的簡單霧化器在低負荷時燃燒器的調節比為15：1。為了創建新的霧化器，JZHC的工程師和設計師立即轉向了增材制造。通過使用Desktop Metal的Studio 3D打印系統，據了解，他們能夠快速生產具有新型功能的霧化器設計原型，這些設計具有復雜的通道和不規則形狀的孔等特征，而這些特征在傳統制造中是不可能生產的，但卻非常易于通過3D打印來實現。

這極大地改善了燃燒器中的燃料-空氣混合物，使船舶減少了燃燒的燃料量。最終結果是新的霧化器，燃燒器的調節比從25：1顯著提高，與早期設計相比提高了67％。由此，John Zink Hamworthy Combustion的客戶每年可節省90,000美元至160,000美元的燃料。

金屬增材制造允許在選擇最終設計之前對UHT霧化器進行多次迭代設計。

井下工具滑移零件

該井下工具滑移零件是石油和天然氣工業中的常見組件，用于壓裂橋塞與已有管道之間保持摩擦。該零件已在Desktop Metal的Studio系統上進行原型設計，通過測試不同幾何形狀的面，以針對不同的泵送場景優化夾持力。通過金屬3D打印，可以快速將不同幾何形狀產品快速生產出來，并進行性能測試。