制作工裝夾具，為什么越來越多企業(yè)改用3D打印？Raise3D

工裝夾具是一種工具，它在引導(dǎo)切削或加工工具進(jìn)行特定操作，同時保持和支撐工件，如最常見的鉆模類型，它將鉆頭導(dǎo)向所需的位置。夾具又稱卡具，從廣義上說，在工藝過程中的任何工序，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。例如焊接夾具、檢驗夾具、裝配夾具、機(jī)床夾具等。生產(chǎn)工裝夾具的工藝有多種，其中，以CNC技術(shù)最為熟知。但隨著3D打印技術(shù)不斷地成熟發(fā)展，不少制造商也開始利用3D打印機(jī)來定制夾具。

相比CNC外包，為什么越來越多企業(yè)選擇使用3D打印制作工裝夾具？
——更低成本，更快速敏捷交付

作為SpaceX的重要供應(yīng)商之一，Elite Aerospace負(fù)責(zé)承擔(dān)于SpaceX部分航天部件的翻修工作。如何滿足SpaceX回收后快速重復(fù)發(fā)射的商業(yè)模式，成為了公司工作的重中之重。由于每次發(fā)射的火箭都有迭代，且實際損耗的部位不同，無法提前預(yù)知。因此如何快速地定制開發(fā)出夾具成為了Elite Aerospace在承接SpaceX的獵鷹火箭翻修任務(wù)中最大的挑戰(zhàn)之一。

在SpaceX研發(fā)人員的推薦下，Elite Aerospace公司開始使用3D打印機(jī)來制作夾具。在使用3D打印技術(shù)后，他們不僅達(dá)到了SpaceX的交付時間要求，同時也為整個項目節(jié)省了數(shù)百萬美元的經(jīng)費。

而這款由SpaceX公司向Elite Aerospace推薦的，用于制作翻修火箭夾具的設(shè)備正是Raise3D公司生產(chǎn)的Pro2 Plus打印機(jī)，而令人意外的是這款受到SpaceX推薦的3D打印機(jī)竟是由一家100%的國內(nèi)科技公司出品。

由于Raise3D早年一直在海外銷售，業(yè)內(nèi)一度誤認(rèn)為Raise3D公司是一家如HP或蘋果公司一樣的，誕生自車庫中的硅谷創(chuàng)業(yè)公司。事實上Raise3D是一家國內(nèi)硬科技出海企業(yè)，自2015年在美國眾籌網(wǎng)站Kickstarter上發(fā)布第一款產(chǎn)品后，其選擇在美國加州建立分公司，正式銷售專業(yè)級3D打印設(shè)備——價格在2,500-20,000美元的，面向企業(yè)級市場使用的3D打印機(jī)。憑借大尺寸和高精度兩個亮點，在大洋彼岸備受制造業(yè)公司的青睞，并成為波音、SpaceX和洛馬等公司的3D打印設(shè)備供應(yīng)商。作為一家國內(nèi)企業(yè)，這在美國市場是很罕見的。


△希爾空軍基地的官兵正在使用Raise3D打印機(jī)

而作為面向制造業(yè)企業(yè)使用的3D打印設(shè)備，原型制作和工裝夾具是Pro2系列用戶使用最多的兩個應(yīng)用場景，在打印任務(wù)和工裝產(chǎn)線的需求中，約有15% 都與之相關(guān)。Raise3D 的Pro2系列是一款基于FDM/FFF 3D打印技術(shù)的3D打印機(jī)，F(xiàn)DM/FFF 熔融沉積成型，和傳統(tǒng)的注塑成型工藝接近，是一種將各種熱塑性的材料（PLA、ABS或尼龍等材料）加熱熔化，再逐層堆積的制作技術(shù)，這種技術(shù)的特點在于可以，一機(jī)多用，同時兼容多種熔點在300℃以內(nèi)的材料。

多項材料的選擇滿足了不同的工業(yè)客戶的需求，盡管都是頂尖的工業(yè)客戶，但根據(jù)行業(yè)或者使用場景而言，每一家企業(yè)對于材料的使用偏好也會有所不同。如Tesla偏好使用PETG材料，相較于一般打印使用的PLA或者ABS材料，PETG除了較易打印之外，還具有一定的韌性，在夾具裝配時不會刮傷車漆表面，并且對于一般的汽車用油，清潔劑、肥皂液等具有一定的耐化學(xué)性能。

而波音公司則更多地使用Raise3D的設(shè)備打印通用的PLA材料。PLA（聚乳酸) 是一種生物基熱塑性高分子材料，具有優(yōu)異的生物可降解性，是最為常用的3D打印材料。它除了可以滿足超大尺寸零件打印的同時，材料價格還非常便宜（每公斤僅20-30美元），并且擁有鮮艷的各種顏色選擇，波音公司通常選擇橙色、黃色或者鮮綠等亮眼的顏色，以區(qū)別不同的定位體系，這對于飛機(jī)裝配定位的準(zhǔn)確性和快速辨認(rèn)非常有幫助。

△意大利的家具鉆孔夾具，由不同顏色的PLA打印定制而成，以明確朝向

當(dāng)需要制作一些更高性能、耐高溫，可替代鋁合金的輕量化部件時，則可以選擇如尼龍12碳纖維增強復(fù)合耗材。通過碳纖維短纖維的增強，使打印的零件擁有卓越的剛性和強度，良好的耐熱性、并具有優(yōu)異的強度/重量比。

與傳統(tǒng)CNC制造的鋁合金部件相比，制作的夾具重量輕了接近3倍，以其小批量定制的需求預(yù)估成本，無論是生產(chǎn)或是時間成本，都可以大幅減少。

當(dāng)可以通過“以塑代鋼”的方式大幅減少CNC加工后，夾具的加工時間縮短了50-70%，價格也比外發(fā)給長江、珠三角的CNC加工更便宜。Raise3D的3D打印機(jī)系列自然而然成為日本、韓國、臺灣等發(fā)達(dá)的制造產(chǎn)業(yè)地區(qū)的首選產(chǎn)品。根據(jù)IDC日本分部的統(tǒng)計，Pro2系列在2018-2020年間，連續(xù)三年成為日本地區(qū)最暢銷的3D打印設(shè)備，至2021年， Pro2系列在全球的銷量達(dá)到20,000臺。

根據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)Context 2022年最新年度報告，Raise3D 在最近5年市場的全球市場占有率不斷增長，已超過過去的桌面打印機(jī)明星公司MakerBot，進(jìn)入了全球?qū)�業(yè)級3D打印機(jī)的前三。

隨著國內(nèi)3D打印市場的逐漸成熟，2019年Raise3D開始啟動國內(nèi)市場。目前在國內(nèi)為上汽、商飛、特斯拉、安波福、大疆、SKF等企業(yè)的研發(fā)部門和生產(chǎn)部門的工程師提供3D打印設(shè)備。來源/中關(guān)村在線