火速圍觀：Concept Laser推出革命性增材制造工廠解決方案

歐洲首屈一指的模具制造及加工、快速成型制造和增材技術(shù)的專業(yè)展覽會,，法蘭克福國際精密成型及3D打印制造展覽會（formnext）于 2015年11月17日至20日在德國法蘭克福舉行。激光熔融技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的創(chuàng)新領(lǐng)導(dǎo)者Concept Laser公司在該展會上首次推出并展示了一種全新的機(jī)器和設(shè)備架構(gòu)——“AM Factory of Tomorrow（明日增材制造工廠）”方案。該方案的首次亮相表明Concept Laser已經(jīng)深深地將智能化、集成化等工業(yè)愿景扎根在企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略之中,。

以“AM Factory of Tomorrow”為關(guān)鍵詞的全新完整機(jī)器方案預(yù)示著增材制造技術(shù)將在質(zhì)量,、靈活和效率等方面達(dá)到新的高度,，其設(shè)備在生產(chǎn)環(huán)境中的模塊化集成方式通過全新的過程組件架構(gòu)方法也將震驚世人。Concept Laser在formnext上表示,，該方案將于2016年全面進(jìn)入市場,。

迄今為止，在全球增材制造市場上有關(guān)機(jī)器和技術(shù)設(shè)備的解決方案中都異口同聲地以諸如“更多激光源”,、“更高激光功率”,、“更快制造速度”或“擴(kuò)大結(jié)構(gòu)空間”為口號。但在這些解決方案中,，技術(shù)設(shè)備仍是“孤立”的解決方案,，并沒有協(xié)調(diào)地集成到生產(chǎn)環(huán)境中去，產(chǎn)品構(gòu)造任務(wù)的準(zhǔn)備和執(zhí)行仍需要順序交付�,，F(xiàn)在,，Concept Laser 嘗試采用新的設(shè)備架構(gòu)，通過全新的視角對傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法進(jìn)行擴(kuò)展,。Concept Laser 研發(fā)總監(jiān) Florian Bechmann 博士介紹說：“我們的技術(shù)核心在于將產(chǎn)品構(gòu)造任務(wù)的準(zhǔn)備,、跟進(jìn)以及增材制造過程分解到任意可組合的模塊當(dāng)中，通過相對較大的構(gòu)造空間可以在不同的時間內(nèi)執(zhí)行不同的構(gòu)造任務(wù),，從而大幅度降低此前孤立設(shè)備的“停機(jī)時間”,。這種新的生產(chǎn)方案蘊(yùn)藏著巨大地用于改善生產(chǎn)鏈中附加值的潛力，相比之前方案中純粹的設(shè)備數(shù)量疊加方法,，我們在這里看到了能夠讓工業(yè)批量生產(chǎn)更進(jìn)一步的全新方法,。”

“AM Factory of Tomorrow”全新解決方案

目前,，全球各地都出現(xiàn)了作為服務(wù)提供商的區(qū)域性打印中心,。這種發(fā)展的特點(diǎn)在于從“原型制造”過渡到了根據(jù)需要、可靈活的進(jìn)行工業(yè)規(guī)�,；�批量生產(chǎn),。增材制造用戶已經(jīng)感受到了原始的經(jīng)典制造方法的問題和壓力：缺乏空間，需要擴(kuò)充機(jī)械設(shè)備,，操作任務(wù),、尤其是操作時間增加等。為此,， Concept Laser的 “AM Factory of Tomorrow”全新方案給出了一個有趣的解決方案：將生產(chǎn)與準(zhǔn)備過程實(shí)現(xiàn)“技術(shù)設(shè)備脫鉤”,。增材制造生產(chǎn)的時間窗口將提升至“24/7 水平”,，所有組件都將具備更高的可用性。自動化的物料流將明顯減輕操作人員的壓力,。通過接口可以將激光熔融設(shè)備集成到傳統(tǒng)的 CNC 技術(shù)設(shè)備中,，這對例如混合型部件以及下游工序（后處理 / 精加工）來說，都具有重要意義,。

“AM Factory of Tomorrow”：使用 Concept Laser 的增材制造模塊將以最小空間占用進(jìn)行智能,、“穩(wěn)健”的工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)

“試生產(chǎn)”、“生產(chǎn)”和“后處理”脫鉤

Concept Laser“AM Factory of Tomorrow”全新方案的新設(shè)備架構(gòu)主要特征就在于“試生產(chǎn)”,、“生產(chǎn)”和“后處理”的脫鉤,。其中尤其包括靈活的機(jī)器裝料以及加裝和拆卸過程的空間分離。這樣做的目的在于,，通過接口有針對性地協(xié)調(diào)生產(chǎn)組件,，并將生產(chǎn)設(shè)計(jì)的靈活性提升到整個加工生產(chǎn)工藝當(dāng)中。其“處理平臺”和“構(gòu)造或加工單元”的一致模塊化結(jié)構(gòu),，讓其在組合和聯(lián)機(jī)方面擁有更加明顯的靈活性和可用性,。此外，通過對這些模塊進(jìn)行有針對性的組合,，還可以更好地處理特定的多樣性材料,，并最終獲得更好的經(jīng)濟(jì)性。因此,，未來的設(shè)備用戶可根據(jù)部件的幾何形狀或材料,，借助其模塊化設(shè)備，非常準(zhǔn)確地對其生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行“量身定制”,�,？偠�言之，采用Concept Laser全新設(shè)備方案,，其生產(chǎn)系統(tǒng)的效率和可用性將明顯提高,，同時占地要求卻會顯著降低。模擬的生產(chǎn)場景顯示,，相比現(xiàn)有的方法,，采用這種方法占地要求最多能降低 85%的同時，每平方米的激光功率則提高了七倍,。Florian Bechmann 博士表示：“多激光技術(shù)極大加快了部件的構(gòu)造速度,。結(jié)構(gòu)空間的大小也獲得了相當(dāng)大的增長。現(xiàn)在,，我們希望通過這種集成式的設(shè)備方案來進(jìn)一步證明運(yùn)用‘工業(yè) 4.0’理念來改變作為未來生產(chǎn)戰(zhàn)略的增材制造技術(shù)的可行性,。可以說，該方案在提高工業(yè)生產(chǎn)附加值和批量生產(chǎn)的適宜性方面都具有極大的潛力,。

Concept Laser 新設(shè)備架構(gòu)的基本理念：處理單元和加工單元脫鉤

工廠模塊化解決方案——模塊化加工平臺

這里展示的工藝平臺具有 400 x 400 x >400 mm3 的結(jié)構(gòu)空間,，激光源、過程氣體管理和過濾技術(shù)設(shè)備均以模塊形式集成,，層厚處于常規(guī)范圍內(nèi),。此外，該設(shè)備解決方案還擁有可變的聚焦直徑,，并且可以選配具有 400 - 1,000 W 激光器功率的 1,、2 或 4 激光器光學(xué)系統(tǒng)。激光器的冗余設(shè)計(jì)能夠確保在某個激光器失靈時,，剩余的三個激光器仍能覆蓋整個構(gòu)造板 - 仍然能夠完成構(gòu)造任務(wù),。Florian Bechmann 博士說：“越來越多的激光源只能有限地提高預(yù)期速度。但最終它們還會讓生產(chǎn)變得復(fù)雜和產(chǎn)生依賴性,，從而導(dǎo)致生產(chǎn)的脆弱，以及由此產(chǎn)生的逆轉(zhuǎn),，即讓所需的正面效果逆轉(zhuǎn)成為負(fù)面因素,。”

Concept Laser 研發(fā)總監(jiān) Florian Bechmann 博士介紹說：“越來越多的激光源只能有限地提高預(yù)期速度,。且最終它們還會讓生產(chǎn)變得復(fù)雜和產(chǎn)生依賴性,，從而導(dǎo)致生產(chǎn)的脆弱，以及由此產(chǎn)生的逆轉(zhuǎn),，即讓所需的正面效果逆轉(zhuǎn)成為負(fù)面因素,。”

工廠模塊化解決方案——模塊化處理平臺

新的處理平臺內(nèi)置了篩選裝置和粉末管理裝置,，不再需要通過容器在機(jī)器和篩選裝置之間進(jìn)行運(yùn)輸,。而下一個構(gòu)造任務(wù)所需要進(jìn)行的拆包、準(zhǔn)備工作以及篩選過程也都將在封閉的系統(tǒng)內(nèi)完成,，操作人員無需再與粉末接觸,。模塊化處理平臺的誘人之處還在于其特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：一個處理平臺可以同兩個加工平臺組合成一個“制造單元”；對于工廠化產(chǎn)品組建,，則可將多個處理平臺合并成一臺原料制備站,，并從加工平臺分離出來。

用一個處理平臺與兩個加工平臺組合成一個“制造單元”

處理模塊可以構(gòu)成中央金屬粉末制備站

工廠模塊化解決方案——模塊組合

全新的工廠模塊化解決方案提供了三種類型的模塊：加工模塊,、配料模塊和“溢流”模塊,，這些模塊都可按照不同的高度供應(yīng)。值得注意的是,，這些模塊可以不使用管道或軟管直接連接,，僅通過 RFID 接口就可以進(jìn)行識別。這樣，在將多種類型的材料供應(yīng)至構(gòu)造過程進(jìn)行加工時,，就能在保持靈活性的同時,，確保大吞吐量下的材料流安全�,！拔磥�,， 我們還將考慮高度自動化的增材制造工廠�,！盕lorian Bechmann 博士說,，“可以設(shè)想，材料或整個模塊的運(yùn)輸可能都將依靠例如無人駕駛的運(yùn)輸系統(tǒng),，這很可能就是我們發(fā)展的下一步,。增材制造將最大程度的自動化�,！�

“AM Factory of Tomorrow”的互聯(lián)：未來的增材制造工廠應(yīng)該是一個可以靈活擴(kuò)展,、高度自動化且能夠集中控制的生產(chǎn)系統(tǒng)，它能夠最大程度地應(yīng)對生產(chǎn)任務(wù)

新型 2 軸涂層工藝

新的設(shè)備方案中采用了新型 2 軸涂層系統(tǒng),，該系統(tǒng)允許涂層機(jī)在曝光的同時返回,。這可以在涂層工藝中節(jié)省大量時間。

在構(gòu)造任務(wù)中,，可以自動更換使用橡膠,、鋼或碳制成的涂層機(jī)刀片。按照 Florian Bechmann 博士的說法,，這將帶來許多好處：“像 CNC 技術(shù)設(shè)備中那樣的自動刀具更換系統(tǒng)可以讓機(jī)器的裝備過程具有很高的靈活性和時間優(yōu)勢,，這能減少操作人員的手動干預(yù)。在這里,，我們說的是‘穩(wěn)健生產(chǎn)’,。”

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