当 Dixie 公司希望对价值 4.50 美元的尼龙 O 形圈支撑件进行工程改造,而一家供应商给出了高额报价后,Dixie 决定验证 Danos 的“在实践中学习”的方法自行完成改造。Dixie 工程团队改进了支撑圈的设计,并在使用 X7 生产后进行了测试。3D 打印零件在所需工作压力下的性能表现令他们喜出望外。此次成功让他们开始尝试在内部生产零件,这使得每个零件的成本仅为 47 美分。
现在,Dixie 每周需要使用十台 Onyx One 打印机生产 400 个 O 形圈。这些经验让 Danos 和他的工程团队相信,增材制造技术可以在制造生产零件方面发挥关键作用。
随着对增材制造技术的不断学习和经验积累,Dixie 的工程师们最终遇到了 3D 打印复合材料零件的性能限制。他们想知道在金属方面还有多大的发展空间,甚至考虑利用这种先进技术生产零件。
对 Danos 来说,投资购买 Markforged Metal X 打印机是一个顺理成章的决定。Metal X 能够生产工业级金属零件,对于需要不断扩大的 Dixie Iron Works 而言,是一个理想的解决方案。它比激光粉末床熔融 (L-PBF) 金属打印机更加经济实惠。而且,它使用的金属粉末依靠聚合物粘合,因此,无需使用个人防护装备来避免接触到具有潜在危险的松散粉末。
此外,Metal X 使用的 Eiger 软件与 Dixie 的 Onyx One 和 X7 打印机相同,这意味着工程团队无需学习新的打印管理软件。这种兼容性简化了 Metal X 与现有流程的整合。
但接下来发生的事情却出乎 Danos 的预料。工厂机械师看到 3D 打印金属零件的质量后,询问他们是否可以预约利用其来打印小批量的金属零件,这些零件如果利用数控机床生产,则需要花费大量的时间进行复杂的机器设置。
在省去工具准备和设置时间之后,生产这些零件最终节省了大量成本。Dixie 团队发现,他们可以经济高效地按需生产小批量零件,而且不会对公司的数控生产能力造成压力。重新设计零件以充分利用增材制造技术,还能节省更多成本。
Dixie Iron Works 在 Metal X 上生产过一个零件:飞镖形止回阀限制装置。“由于具有独特的流动特性,因此用实心不锈钢加工非常耗时和昂贵”,Danos 回忆道,“我们也尝试了铸造技术,但是我们的产量必须远远超过实际需要,才能使该方法具有成本效益。”现在,团队会根据需要在 Metal X 上打印这个组件。
生产成本大大降低,Dixie Iron Works 无需再为小批量零件库存而耗费资金。
在另一个案例中,团队重新设计了一个之前为数控加工而设计的复杂小零件,使其更适合 Metal X 流程。他们将装配合并成单个组件,材料用量节省 75%,而且只需一台打印机就能生产。此外,还将因易生锈而出现性能问题的碳钢更换为 17-4PH 不锈钢。“我们成功将生产成本从 20-30 美元(含人工费)降到材料费 5 美元”,Danos 强调到。
Dixie Iron Works 团队还使用 Metal X 生产耐磨的臂端工具,用于工业自动化。他指出:“在一个案例中,我们设计并打印了细长型夹爪,需要使用金属材料才能达到所需的耐用性。”
尽管 3D 打印金属零件的材料成本高于数控加工的同类产品,但如果考虑到数控机床编程、设置、工具准备和雇佣训练有素的操作员的人工成本,其整体成本低于后者。正因如此,3D 打印设计已成为 Dixie Iron Works 产品开发和持续改进的核心原则之一。