Desktop Metal为Wall Colmonoy快速改进现有工具设计_金属3D打印解决

挑战
Wall Colmonoy每年为汽车、采矿、食品行业等各行各业客户铸造生产数千个零件，不仅须制造和维护大量工具、夹具和固定装置，而且还须创新设计或修改时快速制造新的辅助工具或改造现有的工具。同时保持低成本和缩短交货时间。
摘要
Wall Colmonoy是材料工程领域的全球领导者，产品涵盖航空航天、汽车、玻璃容器、石油和天然气、采矿、等行业的钎焊和表面硬化的产品，以及精密铸件、涂料和工程部件。
结果
Wall Colmonoy工程师现在可将多个零件一批次打印出来，高效且零件质量出色。该系统还可轻松打印出特殊造型零件-如复杂的曲面、底切和无支撑悬壁结构。这是费时且昂贵的传统制造方式不可比拟的。增材制造赋予Wall Colmonoy相比传统方法更快地迭代设计能力。

Wall Colmonoy的故事始于一对冶金学家Norman Cole和Walter Edmonds，他们开发了一种名为 Colmonoy 的合金。认识到这一突破的重要性，企业家A.F Wall 购买了 Colmonoy专利并于 1938 年成立了该公司，并将其早期产品商业化。第一种镍基表面硬化合金 Colmonoy广泛用于石油工业，以延长井下工具和钻头的使用寿命。 1950 年代，随着新的高温镍钎焊技术 Nicrobraz的发明，进一步创新。该公司成为飞机涡轮发动机部件氢镍钎焊的先驱。今天，Wall Colmonoy是材料工程领域的全球领导者，产品涵盖航空航天、汽车、玻璃容器、石油和天然气、采矿、等行业的钎焊和表面硬化的产品，以及精密铸件、涂料和工程部件。

这在很大程度上是不言而喻的，但在制造业方面，每个行业都有其独特的挑战。石油和天然气开采中使用的零件在强度、耐腐蚀性和硬度方面将面临与消费品等要求不高的环境中使用的零件截然不同的要求，而满足这些需求意味着克服不同的制造障碍。然而，对于所有这些差异，有一些通用目标——例如保持低成本、缩短交货时间和最大限度地减少停机时间——几乎所有制造商都保持不变。 Wall Colmonoy每年为汽车、采矿、食品行业等各行各业客户铸造生产数千个零件，不仅须制造和维护大量工具、夹具和固定装置，而且还须创新设计或修改时快速制造新的辅助工具或改造现有的工具。为了应对这些挑战，同时保持低成本和缩短交货时间，该公司转向了Desktop Metal Shop System™ 的金属粘合剂喷射技术。

The Shop System 金属3D打印解决方案

使用 Shop System，Wall Colmonoy可以通过3D打印自己的金属部件来生产自己的工具。Wall Colmonoy显着减少了与生产工具相关的制造停机时间，并且能够快速改进现有工具设计。除了打印工具外，该系统还通过在新设计出现或客户需求变化时直接打印零件。这种速度和灵活性也为 Wall Colmonoy 客户开启了新的设计自由度。由于该技术支持超大设计空间，Shop System™ 的增材制造技术为一体化批量制造打开了方便之门， Wall Colmonoy工程师现在可将多个零件一批次打印出来，高效且零件质量出色。该系统还可轻松打印出特殊造型零件-如复杂的曲面、底切和无支撑悬壁结构。这是费时且昂贵的传统制造方式不可比拟的。增材制造赋予Wall Colmonoy相比传统方法更快地迭代设计能力。

这次最新的购买标志着 Wall Colmonoy 的新篇章，以及我们受到金属 3D打印的可能性的启发，以真正扩展我们的能力。

— Chris Weirman 技术总监, Wall Colmonoy

为何选择 Desktop Metal?

在投资 Desktop Metal Shop System™ 之前，Wall Colmonoy 工程师探索了基于激光的金属打印机的使用，并发现了许多局限性。除了移除构建板和打印支撑所需的大量后处理之外，基于激光的系统相对较慢，导致吞吐量低和每个部件的成本相对较高。相比之下，Shop System 使公司能够实现更高的吞吐量——这是 Wall Colmonoy 的一个关键考虑因素。另一个关键考虑因素是，该系统是围绕传统粉末冶金中使用的易于理解和成熟的工艺构建的，尤其是那些用于金属注射成型 (MIM) 的工艺。凭借在粉末冶金（尤其是烧结工艺）方面的长期经验，Wall Colmonoy 工程师对该系统的工作方式以及使用该系统生产高质量 3D打印金属零件的能力充满信心。

Part Fabrication & Comparison

无菌刀

作为许多食品加工生产线上使用的关键部件，像这样的刀具用于切割层压纸板，用于从牛奶、汤到沙拉酱等各种物品的无菌包装。使用熔模铸造和机加工等传统方法，刀片和刀架将作为单独的零件制造——这一过程需要多达 40 个单独的步骤——然后再组装成一个单一的组件。使用 Desktop Metal Shop SystemTM，Wall Colmonoy 能够通过粘合剂将刀片作为单件喷射来进行 3D 打印。这将制造步骤的数量减少到不到 10 个，从而显着缩短了交货时间并将零件成本降低了一半。尽管这些刀具的各种尺寸和几何形状对传统制造提出了挑战，但 3D打印使 Wall Colmonoy 能够轻松跟上不断变化的客户需求。公司可以打印单个刀片中多达 200 个， 8 升车间系统构建，没有存储和跟踪大量工具库存的后勤挑战。 T一件式制造还使这些部件的可回收性显着提高。在传统制造中，这些刀具通常由多个部件组装而成，这些部件可能使用不同的合金制成。为了回收这些零件，在回收之前必须将每种合金分开。通过增材制造实现的一体式设计消除了这些额外的步骤。这部分用 17-4 PH 不锈钢打印，由 Wall Colmonoy 创建，用于测试 3D打印刀具的性能。对于生产，该公司正在探索用其食品安全的 Wallex®6K合金打印零件。

Part Fabrication & Comparison

泵组件

泵系统部件通常通过熔模铸造制造，但相对较低的产量（每周仅 100 个左右），这种特点非常适合用 Shop System 打印。借助Shop系统，Wall Colmonoy 能够将生产数百个此类零件，交货时间缩短至仅一周。使用现有工具，传统方法需要三到六周的时间，如果需要创建工具，则需要多达10 周。这种交货速度，一周而不是两个月以上，对 Wall Colmonoy来说是一个巨大的优势，使该公司能够比依赖传统方法的竞争对手更快地处理客户订单。

Part Fabrication & Comparison

颈环

用于生产玻璃瓶吹塑过程中固定模具。玻璃瓶颈环通常通过熔模铸造制造，对传统制造提出了许多挑战。虽然零件通常大量生产，但它们的设计变化很大，具有不同的直径、宽度和螺纹，迫使制造商为每种变化生产特定的模具。使用 Shop System，Wall Colmonoy 不仅可以在数小时内提供估算，而且可以在短短几天内将成品零件交到客户手中.

均质阀

像这样的均质阀广泛用于食品工业，以帮助将一种物质（如牛奶中的脂肪球）均匀地分布在整个液体中。通常铸造，该零件的过程缓慢且昂贵，因为它需要复杂的多组件工具来创建阀门的复杂形状，该形状具有底切和无支撑臂。根据应用的不同，这些阀门可以采用各种尺寸和几何形状，从而导致维护和跟踪大量工具库存的物流挑战。通过消除对工具的需求，Shop System 使 Wall Colmonoy 能够以显着降低的成本和交货时间生产这样的阀门。 3D 打印还允许通过整合传统制造难以证明但不增加打印成本的功能来优化阀门性能的新设计创建。

雾化喷嘴

除了为各种客户打印零件外，Wall Colmonoy 还使用 Shop System 开发这种用于生产金属粉末的创新雾化插件。在雾化过程中，熔融金属通过喷嘴，将熔融流释放为氮气射流，将金属转化为细小液滴，冷却后形成细粉。使用不同的插件来影响气体的速度，生产商能够控制粉末特性，如粒度和均匀性。使用车间系统，Wall Colmonoy 工程师正在试验新的刀片设计，以生产更细的粉末。通过在现场打印自己的雾化部件，Wall Colmonoy 加快了生产率的提高，这在没有 3D 打印的情况下是不可能实现的。零件的快速打印意味着可以快速打印和测试新的迭代，生成数据以推动快节奏的学习。这种研发的雾化插入件不仅旨在降低惰性气体雾化中卫星粒子的可能性，而且还为从亚音速供应中产生超音速惰性气体速度创造条件。新设计的最终结果不仅是更大的雾化力和更精细的粉末产品的产生，消耗的气体消耗更少，而且粉末产量增加 - 特别是对于精细的 AM 级粉末，并且由于形态的改善而提高了豪斯纳比率。

评估

DDM Shop系统在 Wall Colmonoy 首次涉足增材制造方面取得了重大成功。除了使公司能够显着降低生产成本和加快交货时间外，使用Desktop Metal Shop System™ 的增材制造技术还为优化零件开辟了新的机会，这些昂贵的零件用传统方式生产和目前的方式是无法比拟的. Shop System™ 还让 Wall Colmonoy 能够批判性地审视他们目前铸造的零件——比如生产量相对较小的泵部件——并有可能将它们转移到增材制造。这种变化不仅可以简化零件的生产，还可以打开其他零件的铸造能力。 Wall Colmonoy 还用 Shop System 定制化来发展他们的业务 - 特别是小批量需求 – 而以前这类业务因成本高和不确定因素多而不接单。

关于 Desktop Metal Inc.

Desktop Metal, Inc. 正在通过端到端金属 3D 打印解决方案加速制造业转型。该公司由先进制造、冶金和机器人领域的领导者于 2015 年创立，致力于解决速度、成本和质量方面尚未解决的挑战，使金属 3D 打印成为全球工程师和制造商必不可少的工具。 2017 年，公司被世界经济论坛评选为全球 30 家最有前途的技术先驱之一，并于近期入选《麻省理工科技评论》的 50 家最聪明的公司名单。如需更多信息，请访问 www.desktopmetal.com。

关于Wall Colmonoy

Wall Colmonoy 一直是广泛的工业应用领域开发和制造优质表面硬化合金、钎焊产品、精密铸件、涂料和工程部件的领导者。 Wall Colmonoy 拥有 80 多年的工程专业知识和不断进取的远见卓识，提供的解决方案在对我们日常生活有帮助的行业中发挥着不可或缺的作用——在保持飞机飞行、生产玻璃瓶、我们的食物新鲜、泵方面至关重要抽水，核涡轮机供电，我们的交通更环保。