Markforged 3D打印机行业应用及典型案例
通过将高强度增材制造(AM) 技术运用到业务中，许多制造商已经实现了可观的成本，同时生产效率也得到了大幅提高，特别是在维护、维修和运营(MRO)战略支持方面尤为明显。本文将为您展示有关在制造车间集成高强度增材制造的战略和应用的可能性，为完成这项任务提供了清晰明确的框架流程。
一、客户
多年来，增材制造(AM) 或3D打印一直被誉为制造业的未来，然而，尽管媒体热切期待、呼声高涨，通过AM大规模制造最终用途生产零件的愿景仍旧尚未实现。与大批量生产相比，AM在经济程度上的吸引力不大，相对较少的打印次数和较高的单位成本使其永远无法企及注塑等高速制造工艺的大规模生产能力。制造商可以利用高强度AM来补充其在维护、维修和运营 (MRO) 方面的现有技术，从而大幅降低工厂工具制造的成本，而不是用其代替现有流程进行最终用途生产。

您可以通过三种主要的识别途径在您的MRO工具包中发现高强度AM带来的成本节省。从这些视角来审视运营情况可以帮助您确定流程中的高价值机会，为AM战略的投资回报率 (ROI) 分析奠定坚实的基础。
■ 痛点和成本驱动因素
查明流程效率低下、设备故障和生产线停工情况的根本原因。
■ 工厂应用
确定工厂工作流程中可以通过缩短交货时间和降低成本获益的重要部分。
■ MRO设备中使用的材料
确定MRO设备中可以通过高强度3D打印轻松生产的材料。

发掘机会的最强大资源正是您的工作人员，工程主管或制造主管可能熟悉降成本驱动因素和运营效率，接近生产线的技术人员对维修和保养要求有深入的了解。设计增材制造需要遵守学习曲线，但是在工厂中找出通过AM降低工具制造成本的机会却很简单。
二、所面临的挑战
因设备故障导致的计划外生产线停摆是制造流程中代价最大的损失，可能会让您的工厂面临一些令人彻夜难眠的挑战，例如制造过程经常导致生产停止或减慢生产速度，或者修复成本十分高昂等，找到这些挑战的根源可以帮助您确定增材制造技术在工厂车间中的应用情形。高强度AM可用于快速生产备用零件或定制定位夹具，将这些挑战转化为制定AM战略的绝佳起点。确定重点领域后，为AM战略构建ROI预测十分简单，因为您已经计算了生产失败的成本。从以下方面确定关键驱动因素：
■ 稳态过程效率低下
即使生产线运行正常，流程之间的吞吐率差异和其他标准运行效率低下也会导致出现瓶颈。导向器、装配夹具和转移工具，都是一些简单的工具，也都可以通过增材制造极大地提高生产线的吞吐量。
■ 生产线转换和启动效率低下
生产线的转换、校准或配置更改可能会由于初始化生产线时无法正常运行而导致生产效率低下。校准夹具和安装夹具等用于机器安装的打印工具可以缩短使生产线平稳运行所需的时间。
■ 产品损坏与浪费
导致所制造的产品出现故障或破损的生产线故障可能会造成整个生产线的计划外停机和资源浪费。定制化生产线附加设备可以减少这些故障并提高机器效率。
■ 计划之外生产线停摆的场景
计划外停摆是由于基本生产设备损坏或校准错误造成的，这种情况会导致生产率较低或为零。通过打印备用零件和维护工具，可以最大程度地降低停摆时间。

生产线效率低下的一个反复出现的原因是许多制造商所谓的“纸箱工程”：利用廉价的临时材料（例如胶带、拉链和塑料板）解决配置难题的解决方案。虽然这些廉价的解决方案解决了生产线障碍，但它会导致启动校准耗费很多时间，进而影响工厂的生产效率。相比之下，AM解决方案可以生产具有集成对齐功能的独特零件，以便在生产线转换期间简单快速地定位。

三、解决方案
许多制造商已经发现，通过利用高强度AM可以成功降低工厂的工具制造成本。使用他们发现的应用类别作为运营中类似应用的指南：
■ 机器安装
在加快生产速度时，校准夹具以及机器维修和维护工具可以提高生产线的启动效率。
■ 夹具和定位
检查夹具、软钳口、装配夹具和其他工装夹具设备需要具备校准特征，加工难度很大。
■ 生产线优化
定制的机械手臂终端、生产线附加设备和升级设备，甚至符合人体工程学的操作员设备，都可以提高生产线效率和操作员安全性。

与用于生产的零件数量相比，在制造过程中，AM 在小批量生产上拥有许多重要的降低成本机会。这是AM降低成本的基础，因为小批量工具生产是导致许多制造领域成本较高和效率低下的主要原因。
案例:
Dixon Valve机器人终端

喉管和软管制造商Dixon Valve & Coupling发现，通过在工厂中融入Markforged 3D打印机，可以节省大量成本。在推动其整个生产线中实施自动化解决方案之后，Dixon Valve高级制造工程团队的工程师通过增材制造为制造单元中的机械臂生产了定制转移工具，迄今为止，平均下来每个项目为公司节省了3.6万美元。

Duke Manufacturing CMM夹具

Duke Manufacturing利用3D打印制造坐标测量机(CMM) 和激光打标夹具，用于检查和序列化轮廓分明的零件。传统制造无法跟上Duke高度复杂的夹具的发展步伐，但通过整合Markforged的3D打印机使Duke Manufacturing能够快速响应客户的需求，同时在其服务的行业中保持成本优势。

UHMW制造托架

对于许多制造部门而言，像这种用于制造工业车辆框架的UHMW托架的零件，其生产速度可能很慢并且成本高昂。这些类型的工具和材料是在生产线上进行增材制造的绝佳机会。高强度3D打印机（例如Markforged的工业系列3D打印机）因其机械强度和韧性远远超过UHMW而可以快速制造出这样的零件。

四、未来

现代制造业需要新的工具和新的视角才能保持竞争优势。增材制造可以大大降低工具制造，以及维护、维修和运营中使用的零件成本。通过利用Markforged的工业系列打印机等高强度AM解决方案，许多制造商已经看到了其运营竞争力的大幅提升。这些功能齐全的机器可以快速制造出足以满足严苛工厂车间要求的工具和MRO设备，同时还能大幅降低工具制造成本并显著缩短交货时间。先进的打印材料(包括连续碳纤维丝材) 可增加零件的强度，使其强度超过铝6061-T6，同时还能实现更复杂几何模型制作。Markforged的3D打印机是您制造战略中用于降低成本和改进功能的关键工具。