John Crane成立于100多年前，是轉(zhuǎn)動設(shè)備解決方案的全球領(lǐng)導者。該公司設(shè)計并制造多類產(chǎn)品，包括機械密封件、機械系統(tǒng)、連接件、過濾系統(tǒng)和預(yù)測性數(shù)字監(jiān)控技術(shù)。John Crane在歐洲的研發(fā)場所之一位于英國斯勞，團隊在那里負責產(chǎn)品制造、測試、保養(yǎng)和維修等活動。
對于John Crane公司所提供的服務(wù)，增材制造技術(shù)正扮演著越來越重要的角色。
2018年11月，公司在斯勞組建了一支全新的先進制造團隊。該團隊不僅使用3D打印技術(shù)制造模具來幫助車間人員開展生產(chǎn)作業(yè)，他們還生產(chǎn)低成本定制化的夾具治具來協(xié)助研發(fā)團隊快速測試新的設(shè)計理念和制造工藝。
John Crane的斯勞分部使用的Fortus 450mc 3D打印機
使用FDM增材制造技術(shù)
應(yīng)對傳統(tǒng)制造所面臨的挑戰(zhàn)
John Crane的團隊需要克服傳統(tǒng)零部件生產(chǎn)的挑戰(zhàn)，評估出可以節(jié)約的時間和成本。
在測試了多項技術(shù)后，他們聯(lián)系了Stratasys當?shù)氐暮献骰锇镾YS Systems，購買了一臺Stratasys Fortus 450mc? 3D打印機。促使這一決定的關(guān)鍵在于Stratasys提供的一系列工程級材料，尤其是FDM? Nylon 12CF。
這是一種包含35%短切碳纖維的高級3D打印復合材料。該材料不僅在性能上能媲美傳統(tǒng)制造零件，還能讓John Crane將3D打印生產(chǎn)能力延伸到新的應(yīng)用上，并將此作為日常運作的一部分。
John Crane全球運營先進制造項目經(jīng)理Liam Johnston說道：“我們之所以決定投資Fortus 450mc，是因為它能夠完美替代CNC加工的昂貴金屬零件。新技術(shù)的加持對我們的生產(chǎn)工藝立刻產(chǎn)生了積極的影響。使用FDM Nylon 12CF，我們能夠3D打印出性能接近CNC加工品的零件。相比傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，我們節(jié)省了大量時間和成本。這個領(lǐng)域的應(yīng)用還為我們贏得了最終用戶對材料和打印機性能的信任。同時，還提高了運營團隊對3D打印的認知，現(xiàn)在他們常常會帶著新3D打印需求來找我們團隊?！?/FONT>
在增材制造團隊為一個旋轉(zhuǎn)試驗裝置設(shè)計和生產(chǎn)葉輪罩殼時，這些優(yōu)點得到了盡數(shù)體現(xiàn)。這個裝置的原理是利用氣流來高速旋轉(zhuǎn)密封部件，以驗證該部件是否能承受運作期間出現(xiàn)的高壓。然而，部分部件需要的速度超出當前裝置的能力。因此，公司不得不將這類部件寄給分包商進行旋轉(zhuǎn)測試，導致成本增加、交付周期延長。
John Crane團隊設(shè)計并3D打印出新的罩殼，最終成功克服這些難題。新罩殼改善了葉輪周圍的空氣流動，從而提高了內(nèi)部裝置的旋轉(zhuǎn)速度。Johnston表示，團隊在一周的時間內(nèi)完成了創(chuàng)建、制造和兩次設(shè)計迭代測試，相比將任務(wù)分包，時間明顯縮短。
使用Fortus 450mc 3D打印機制作的葉輪罩殼設(shè)計迭代之一
Johnston解釋道：“內(nèi)部的形狀和流量分布很難用傳統(tǒng)機加工的方式制作，而且成本較高。然而，單次3D打印的零件就能取代22件機加工金屬部件組件，制作成本可以降低大約98%。升級后的裝置可用于測試所有密封部件，相比由分包商進行旋轉(zhuǎn)測試，能降低65%的測試成本并縮短3周的交付周期。這對我們的業(yè)務(wù)而言是一項重大突破。”
此外，增材制造技術(shù)幫助John Crane實現(xiàn)對積極健康和安全文化的承諾。團隊3D打印了碳密封部件的復制品，以供員工練習裝配密封組件。這些復制品更輕，在部件損壞時沒有碳分裂的風險，因此使用更安全。此外，還為設(shè)備和模具定制防護裝置，幫助John Crane快速解決了一系列潛在的安全隱患。
鉗口加工配件是3D打印節(jié)省大量時間和成本的另一個例子。由于John Crane總是需要小批量生產(chǎn)一系列產(chǎn)品，這會在CNC加工中心內(nèi)造成大量停機時間。
因為這類生產(chǎn)需要更換金屬夾鉗，以匹配加工零件的直徑。此類金屬夾鉗和一些CNC模具會占據(jù)寶貴的存儲空間，并且并非總是有貨，因此需要耗費額外的時間來訂購、運送并加工新模具來滿足要求。
為解決這些問題，團隊用FDM Nylon 12CF材料3D打印了可互換的夾持嵌件和對位套筒，支持新設(shè)計的標準卡盤爪?，F(xiàn)在，每次換班前都能打印出多個設(shè)計的夾鉗配件，以匹配待加工零件的輪廓和尺寸。
“這些新打印的工件夾具能將機器的平均設(shè)置時間減少80%，并釋放多余的CNC產(chǎn)能，用以加工金屬夾鉗。由于訂購和運送新夾鉗而產(chǎn)生的無形成本和交期延誤問題，如今都得到了解決。對于大多數(shù)的模具應(yīng)用，Nylon 12CF在打印件強度、制作成本和表面光潔度方面幫助我們?nèi)〉昧俗罴研Ч！薄狶iam Johnston John Crane全球運營的先進制造項目經(jīng)理
暢想未來
隨著John Crane企業(yè)內(nèi)部對增材制造越來越多的認同，Johnston認為，下一步自然是利用3D打印技術(shù)來制作終端零件。
“我們在大部分生產(chǎn)工作中使用了Fortus 450mc，這使我們能夠更好地認識增材制造在替代生產(chǎn)零件和模具方面的巨大潛力，我們在車間使用工業(yè)級FDM打印機，這樣我們便可以向車間操作人員和管理人員展示這項技術(shù)的能力，讓流程所涉及的團隊成員都能掌握相關(guān)知識。這自然也會引導我們?nèi)ヌ剿魅绾芜M一步優(yōu)化這項技術(shù)來生產(chǎn)終端零件，我們能看到3D打印在小批量生產(chǎn)應(yīng)用上的真正潛能?！薄狶iam Johnston John Crane全球運營的先進制造項目經(jīng)理
（轉(zhuǎn)載）
