10米巨型攪拌摩擦焊金屬3D打印機(jī)，將為美國(guó)陸軍生產(chǎn)武器裝備

2022年7月29日，南極熊獲悉，英格索蘭（Ingersoll）集團(tuán)新研發(fā)的巨型攪拌摩擦焊金屬3D打印機(jī)，在北美伊利諾伊州羅克福德工廠正常亮相。通過本次活動(dòng)，他們希望促進(jìn)美國(guó)制造業(yè)的發(fā)展、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的公私合作伙伴關(guān)系、創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)、提高技能以及培養(yǎng)下一代制造業(yè)領(lǐng)導(dǎo)力。

△MasterPrint Metal，這臺(tái)36英尺（約11米）長(zhǎng)的金屬3D打印機(jī)器，使用攪拌摩擦焊接金屬3D打印技術(shù)，是美國(guó)陸軍為戰(zhàn)車生產(chǎn)整體車體項(xiàng)目的一部分

英格索蘭機(jī)床公司，主要生產(chǎn)用于金屬切割，3D打印和自動(dòng)纖維鋪設(shè)的大型機(jī)床，也是全球最大型的精密機(jī)床、和機(jī)加工零件制造商。最近，他們?cè)谛聰U(kuò)建的生產(chǎn)裝配和測(cè)試中心舉行了盛大的開幕儀式，展出了最新的設(shè)備MasterPrint Metal，目前，它被認(rèn)為是世界上最大的金屬3D打印機(jī)和銑削設(shè)備。

△智利拉斯坎帕納斯天文臺(tái)的巨型麥哲倫望遠(yuǎn)鏡(GMTO)概念圖

在揭幕致詞中，首席執(zhí)行官Jeffrey Ahrstrom說：“很高興我們的新制造中心能順利開幕，擴(kuò)建后的中心建筑面積將達(dá)到4萬平方英尺。展示了迄今為止我們最大、最強(qiáng)大的機(jī)床MES4，將進(jìn)一步提升我們的承包能力�！� 他繼續(xù)說道，“此外，我們?cè)黾恿硕喾N類測(cè)試和測(cè)量設(shè)備，以確保精準(zhǔn)符合客戶既定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，例如為美國(guó)海軍和巨型麥哲倫望遠(yuǎn)鏡(GMTO)制造大型部件等�！�

△英格索蘭在伊利諾伊州羅克福德，新擴(kuò)建了制造、組裝和測(cè)試中心

MasterPrint Metal，是為美國(guó)陸軍制造的兩臺(tái)增材制造機(jī)器中較大的一臺(tái)。該機(jī)器的3D打印和銑削的工作范圍最大為36 x 23 x 13英尺（約10X7X4米）。它使用的摩擦攪拌焊接金屬沉積系統(tǒng)，是由Meld Manufacturing公司開發(fā)的。

在開幕上，該公司還對(duì)外展示了其它大型設(shè)備，如MasterMill MES4銑床，它將為美國(guó)海軍生產(chǎn)復(fù)雜、精密的零件。這臺(tái)機(jī)器的工作量為25 x 11 x 6.2米，是迄今為止制造的最大、生產(chǎn)力最高的五軸MasterMill機(jī)床。

△英格索蘭位于羅克福德的新工廠開幕，未來將為美國(guó)海軍提供復(fù)雜結(jié)構(gòu)件定制需求

康茂勝機(jī)床部門首席執(zhí)行官Chip Storie對(duì)新中心的前景感到興奮：“我們將幫助推動(dòng)美國(guó)制造業(yè)的發(fā)展，建立創(chuàng)新的公私合作伙伴關(guān)系，并加強(qiáng)我們的經(jīng)濟(jì)。對(duì)于當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)來說，這意味著創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)、提升技能并培養(yǎng)下一代制造業(yè)領(lǐng)導(dǎo)力�！�

康茂勝集團(tuán)總裁兼首席執(zhí)行官Lodovico Camozzi補(bǔ)充說：“今天來到這里，我感到非常自豪。當(dāng)我們?cè)?003年收購(gòu)英索蘭時(shí)，我們已經(jīng)意識(shí)到這家公司的價(jià)值，以及歷史上對(duì)制造業(yè)的貢獻(xiàn)。通過整合我們的全球資源，我們已經(jīng)取得了一些偉大的成就。同時(shí)，將迎來更多的重大技術(shù)挑戰(zhàn)，包括熱那亞大橋的自動(dòng)檢測(cè)和清洗機(jī)器人，以及麥哲倫望遠(yuǎn)鏡等。

△增材制造攪拌摩擦沉積技術(shù)。照片來自MELD制造公司。

增材式攪拌摩擦沉積金屬3D打印法是如何工作的？

MELD制造公司擁有十幾項(xiàng)增材制造攪拌摩擦沉積工藝的專利，與其他金屬3D打印技術(shù)不同的是，該技術(shù)是一個(gè)固態(tài)過程，在低于熔化溫度的情況下進(jìn)行，往往不會(huì)熔化打印材料。

從這項(xiàng)技術(shù)中我們可以看到一個(gè)固體進(jìn)料桿（打印材料）被推過一個(gè)空心旋轉(zhuǎn)工具，當(dāng)送料桿接觸到下面的基材時(shí)，它開始涂抹并通過摩擦粘在基材上，發(fā)生塑性變形，但絕不會(huì)熔化�？焖傩�轉(zhuǎn)的工具具有加熱材料的作用，使其具有足夠的可塑性，從而發(fā)生如此嚴(yán)重的塑性變形。一旦第一層被涂上，送料桿就會(huì)被簡(jiǎn)單地抬起并推回，以打印更多的層，直到最后的三維部件完成。

摩擦沉積工藝與各種金屬兼容，如鋁、鈦、鋼和鎳基超合金。MELD的3D打印應(yīng)用主要是在國(guó)防領(lǐng)域，包括零件涂層、部件維修、金屬連接和定制金屬基復(fù)合材料坯料。

由于其固態(tài)性質(zhì)，與傳統(tǒng)的激光3D打印相比，增材制造攪拌摩擦沉積技術(shù)具有較低的殘余應(yīng)力和明顯較低的能量需求。它還與那些不容易出現(xiàn)孔隙、熱裂和其他與熔融技術(shù)有關(guān)的問題的材料兼容。

此外，MELD的技術(shù)是一個(gè)單一步驟的過程，所以用戶不必?fù)?dān)心燒結(jié)或熱等靜壓（HIP）等繁瑣的后處理工作流程來提高零件質(zhì)量。

△獲得專利的MELD固態(tài)工藝。照片來自MELD制造。

尺寸和速度的結(jié)合

據(jù)MELD稱，增材攪拌摩擦沉積技術(shù)能夠以前所未有的規(guī)模生產(chǎn)大型金屬零件。這可以歸因于這樣一個(gè)事實(shí)，即該技術(shù)不限于小型粉末床或真空系統(tǒng)，它是一種可以在開放的大氣環(huán)境下實(shí)施的工藝，不受操作環(huán)境或材料表面條件的限制。MELD公司還聲稱，該技術(shù)的材料沉積速度比粉末床熔融等工藝快十倍以上。

"我們能夠制造大尺寸的部件，而這些零件以前只能通過鍛造完成。我們能夠制造出其他3D打印技術(shù)不能打印的合金，而且能夠露天制作，這就消除了規(guī)模上的任何限制。這是一個(gè)令人難以置信的可擴(kuò)展的技術(shù)。"

△前沿作戰(zhàn)基地的MELD增材制造維修概念圖。圖片來自MELD制造公司