加入通快前,Eliana Fu曾是Relativity Space公司的第20名員工,也是該公司的首位女工程師。現在她是通快北美公司激光部門的行業(ye) 經理,其工作主要集中在航空航天和醫療市場的增材製造上。
近日,TCT Mag內(nei) 容主管Laura Griffiths與(yu) Eliana Fu女士就目前增材製造技術的現狀進行了一次深入溝通,內(nei) 容包括供應鏈靈活性、新材料以及航空航天如何引領其他行業(ye) 的增材製造創新。本次溝通以問答形式完成,以下是主要內(nei) 容。
■加入通快北美公司後,Eliana Fu從(cong) 洛杉磯搬到了拉斯維加斯
Laura Griffiths:去年由於(yu) 疫情緣故,引發了對行業(ye) 供應鏈的討論,其中就涉及了增材製造在其中的作用。您認為(wei) 航空航天供應鏈的哪些方麵可以從(cong) 增材製造的靈活性中受益?
Eliana Fu:在疫情期間以及之前的蘇伊士運河危機,都可以看到供應鏈問題會(hui) 給行業(ye) 帶來不小的影響。尤其是單一來源的長期組件或材料,如果企業(ye) 沒有對供應鏈問題足夠重視,結果可想而知。
我認為(wei) 增材製造可以緩解供應鏈的一些問題。某些部件比如非斷裂關(guan) 鍵部件可以通過3D打印製造,這將有助於(yu) 減輕企業(ye) 的負擔。我們(men) 需要記住的是,不要再將時間浪費在發明輪子上,因為(wei) 設計文件早已存在;也不要因為(wei) 無法高壓滅菌而為(wei) 醫療應用選擇錯誤的材料。多一點協調和文件共享,將有助於(yu) 減輕企業(ye) 們(men) 的負擔。
Laura Griffiths:商業(ye) 航空航天在去年受到嚴(yan) 重挑戰。在該行業(ye) 試圖恢複時,供應鏈的中斷是否對增材製造技術和應用程序的采用產(chan) 生了影響?能否在複蘇中發揮作用?
Eliana Fu:在我看來航空業(ye) 會(hui) 恢複到以往水平,隻是時間問題。我認為(wei) ,疫情反而將供應鏈以往的一些痛點反映了出來,而緩解這些痛點的方法之一就是使用增材製造技術。甚至有些企業(ye) 在采用增材製造技術生產(chan) 後,果斷放棄了傳(chuan) 統製造方式。
■(來源:通快)
Laura Griffiths:在討論航空航天增材製造時,“GE Leap Fuel”噴嘴仍然是最廣為(wei) 人知的應用。當然我們(men) 也看到了增材製造技術在其他航空航天終端零部件的實際案例,但這是否就說明了將航空航天部件送入空中具有挑戰性?
Eliana Fu:目前來看,我們(men) 仍然沒有找到一種能夠改變遊戲規則的“金蛋型”產(chan) 品。盡管已經打印了數百個(ge) 部件和大量聚合物部件,並且已經在商用飛機上使用。似乎通過增材製造技術,可以實現航天計劃中的任何部件構造。
但我們(men) 仍然需要非常仔細地評估3D打印部件在哪些方麵確實有意義(yi) ,或者在哪些方麵使用傳(chuan) 統製造仍然具有意義(yi) 。成本等價(jia) 並不總是一對一的,因為(wei) 我們(men) 沒有考慮諸如下遊後處理、組件測試和集成以及所有這些類型的事情。所以,這些都是阻礙我們(men) 前進的因素。
Laura Griffiths:在加入通快之前,您在Relativity Space工作過。您能談談您在那裏的經曆以及是如何將傳(chuan) 統製造的零件轉變為(wei) 僅(jin) 限增材製造產(chan) 品的嗎?
Eliana Fu:我在Relativity Space度過了愉快的時光。他們(men) 創造了很多第一。我認為(wei) Relativity Space的不同之處在於(yu) 將流程引入內(nei) 部,縮短交付周期,以及運用增材製造技術(不僅(jin) 僅(jin) 是構建獨特的設計或組件),為(wei) 客戶提供了更快進入太空的解決(jue) 方案。它為(wei) 其他人將他們(men) 的產(chan) 品送入太空創造了機會(hui) ,為(wei) 更多人開辟了太空飛行的可能性。
■憑借500℃預熱選項,用戶可以打印Ti64、H11或H13製成的部件(來源:通快)
Laura Griffiths:您認為(wei) 阻礙增材製造在航空航天領域加速發展的關(guan) 鍵挑戰有哪些?
Eliana Fu:有些你認為(wei) 增材製造可以製作出很酷的零件,然而事實是根本無法製造。原料匹配性和機器尺寸不適合,都讓實現打印舉(ju) 步維艱。比如在金屬材料中,有些材料就不適合增材製造工藝,因為(wei) 等效材料無法焊接,它們(men) 會(hui) 開裂。
因此,企業(ye) 就需要和材料供應商合作,找出為(wei) 增材製造設計的新材料方向以及確定與(yu) 增材製造工藝相適合的材料類型。其他的一些事情就是技術的不斷改進。例如,通快現有的TruPrint 5000粉末機床就可以實現500℃預熱,這樣就可以緩解上述的一些問題。
Laura Griffiths:您之前曾強調過為(wei) 增材製造工藝專(zhuan) 門開發新材料的重要性。你能談談這方麵的進展嗎?
Eliana Fu:增材製造的主要材料有鉻鎳鐵合金718或鈦合金Ti-6Al-4V,這些材料之前在鍛造行業(ye) 已經使用了60多年。並且它們(men) 又都能被激光束熔化和固化,但這並不意味著我們(men) 應該原地踏步。相反,我們(men) 應該尋找專(zhuan) 為(wei) 增材製造設計的新材料,甚至考慮改變對現有合金的認知。
以高強度鋁合金為(wei) 例,其強度來源於(yu) 一些低成本元素,而這些元素恰恰為(wei) 材料提供了強化機製。通過激光粉末床將例如GR-Cop 42之類的銅合金用於(yu) 火箭發動機製造,這本身就很有趣。另外,我們(men) 還需要繼續降低鈦合金的製造成本,或者找到可持續使用這種材料的方法,這也符合企業(ye) 的綠色發展路線。
■銅的增材製造技術發展正在開辟更多應用(來源:通快)
Laura Griffiths:在通快,我們(men) 看到綠光激光技術的進步提高了某些材料的生產(chan) 率。這裏有航空航天的機會(hui) 嗎?
Eliana Fu:正如外界所知道的,綠光激光非常適合高反射材料銅、鋁以及貴金屬金、銀和鉑的加工。因此,使用更短的波長意味著加工材料能更多地吸收激光能量,而不是被反射掉。因此,使用綠色激光會(hui) 實現更高的打印密度、更好的表麵光潔度和更好的整體(ti) 產(chan) 品。
我看到綠色激光與(yu) 諸如GR-Cop材料相結合後,能夠打印出非常優(you) 異的產(chan) 品例如火箭發動機部件,甚至是將商業(ye) 純銅應用於(yu) 導電設備,無論是熱交換器還是其他類型的熱力設備,都具有很高的成功率。
Laura Griffiths:此前,您曾談到航空航天在增材製造領域始終引領潮流。您能否詳細說明這一點以及航空航天如何激發其他行業(ye) 采用增材製造技術?
Eliana Fu:我認為(wei) ,航空航天一直是容易激發創新的行業(ye) 領域。像魔術貼這樣的東(dong) 西,最早是為(wei) 航天設計產(chan) 品的結果。現在,我們(men) 也看到其他行業(ye) 也運用增材製造技術來實現創新,同時解決(jue) 了他們(men) 的問題。
未來,我認為(wei) 醫療保健和醫療方麵的定製化服務將是一個(ge) 很大的市場,比如製作3D打印的定製鈦胸腔、打印牙科組件和植入物。在搬到拉斯維加斯的幾周前,我就在當地的Allegiant Stadium體(ti) 育場看到了世界上最大的3D打印藝術雕塑。談及家庭打印愛好者和手工藝人,DC Comics公司還發布了STL文件以便人們(men) 能在家中打印自己喜歡的字符。所以,增材製造有著光明的未來。
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