OMIC和戴姆勒聯(lián)手開發(fā)大尺寸部件用線材DED技術(shù)，3天內(nèi)生產(chǎn)出一件卡車模具

2023年11月28日，南極熊獲悉，來自俄勒岡州制造創(chuàng)新中心 (OMIC) 和卡車制造商戴姆勒正在合作探索可應(yīng)用于大型注塑模具的送絲定向能量沉積 (DED)技術(shù)。他們的合作項(xiàng)目展示了電弧增材制造 (WAAM) 在縮短模具生產(chǎn)的交貨時(shí)間方面的潛力，同時(shí)也預(yù)示了未來模具制造行業(yè)新的發(fā)展方向，其中增材制造在效率和創(chuàng)新方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。探索 WAAM 的多材料打印和替代冷卻技術(shù)的能力可以進(jìn)一步增強(qiáng)模具制造工藝，有可能帶來具有不同材料特性的混合工具和無需傳統(tǒng)通道的創(chuàng)新冷卻解決方案。

△使用送絲 DED 工藝，卡車部件的注塑模具在 3 天內(nèi)生產(chǎn)完成，而此類模具通常需要幾周的交貨時(shí)間。

利用 Gefertec 機(jī)器，OMIC在短短三天內(nèi)就為大型模具生產(chǎn)了完整的型芯和型腔套件，包括內(nèi)部隨形冷卻通道，而這一過程通常需要幾周的時(shí)間。所制造大型模具的完整型芯和型腔組如下圖所示，包括內(nèi)部隨形冷卻通道，是在俄勒岡州 Scappoose 的 OMIC 工廠中的 Gefertec 機(jī)器上通過電弧增材制造 (WAAM) 或送絲 DED增材制造生產(chǎn)的。俄勒岡州立大學(xué)的 Mostafa Saber 博士協(xié)助了這項(xiàng)工作。

△OMIC 的 Josh Koch 參與了該項(xiàng)目，該項(xiàng)目展示了制造模具工具可能具有的潛在響應(yīng)能力。

注塑模具的增材制造通常采用激光粉末床熔合等工藝形式生產(chǎn)出體積較小的工具，通常是模具嵌件，僅為模具提供局部的隨形冷卻。戴姆勒是波特蘭附近的一家卡車制造商，該公司的工程師對增材制造生產(chǎn)整個(gè)模具中的潛力很感興趣，以便節(jié)省大型模具的交貨時(shí)間。此外，DED 工藝還提供了許多實(shí)用的應(yīng)用場景，包括冷卻通道（該冷卻通道不是直鉆孔，而是增材制造以貼合模具表面）。

△增材制造結(jié)合機(jī)加工生產(chǎn)的型芯和型腔，以及使用該工具集生產(chǎn)的塑料零件。

OMIC 執(zhí)行董事 CraigCampbell 和業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理 Joshua Koch 表示，使用增材制造生產(chǎn)模具所節(jié)省的交付時(shí)間是相當(dāng)可觀的。對于卡車制造商的模具來說，幾周的交貨時(shí)間是很常見的。相比之下，增材制造型芯和型腔在 Gefertec 機(jī)器上增材制造僅需 2 天。以這種方式制造的模具足夠接近其最終形狀，只需要額外一天的時(shí)間進(jìn)行精加工。這種方法顯著簡化了新型和新興注塑模具的生產(chǎn)，為戴姆勒的模具需求提供了快速響應(yīng)的解決方案。

△OMIC 使用 Gefertec WAAM 機(jī)器制造的模具樣件。OMIC 為制造商提供了一種在投資增材技術(shù)之前使用和評估技術(shù)能力的方法。

Koch表示，其結(jié)果可能是戴姆勒能夠以一種更加靈敏的方式獲得滿足新的和緊急的注塑成型需求的工具。他補(bǔ)充道：“要制造新工具，你只需要手頭有電線即可�！�

OMIC 是一個(gè)主要由俄勒岡州資助的組織，旨在為公私研發(fā)以及與制造商的工藝開發(fā)合作提供工具，機(jī)械加工和增材制造是其重點(diǎn)領(lǐng)域。該公司最近開設(shè)了增材創(chuàng)新中心，擁有多種增材制造技術(shù)，包括 DED、激光粉末床融合和粘合劑噴射技術(shù)。目前，有 38 家公司和三所大學(xué)與 OMIC 開展了合作，在其工廠的機(jī)器上評估新的制造設(shè)備或技術(shù)。（非會(huì)員也可以與該組織合作，只是價(jià)格更高。）OMIC增材創(chuàng)新中心于 2023 年開業(yè)，目前擁有粘合劑噴射機(jī)器（ ExOne，現(xiàn)在的 Desktop Metal）、DED（Gefertec）和激光粉末床熔合（Renishaw），以及熱等靜壓（Quintus）。即將添加的流程是通過Impossible Objects的系統(tǒng)進(jìn)行基于復(fù)合材料的增材制造。

△俄勒岡州立大學(xué)的 Mostafa Saber 博士也與 OMIC 合作開展 DED 模具項(xiàng)目。

OMIC 表示，這種集多種功能于一處的制造中心在太平洋西北地區(qū)的其他地方可能不存在。大型 Gefertec 機(jī)器是在美國運(yùn)行的少數(shù)類似機(jī)器之一。Campbell 說：“我們?yōu)橹圃焐烫峁┝艘环N在將功能添加到自己的工廠之前使用、評估和開發(fā)增材制造應(yīng)用程序的方法。”

△OMIC 的增材創(chuàng)新中心于 2023 年開業(yè)，為該地區(qū)的制造商提供了太平洋西北地區(qū)一個(gè)設(shè)施中最廣泛的增材制造能力組合。

Koch表示戴姆勒增選用材制造生產(chǎn)模具的想法仍然可以進(jìn)一步推廣，下一步可能是評估 WAAM 在同一構(gòu)建中使用多種材料進(jìn)行打印所提供的特殊自由度。在一件模具的生產(chǎn)過程中，其中一種金屬被快速且廉價(jià)地加工用作工具的基體，而另一種金屬僅被熔覆在表面上以獲得所需的硬度和其他性能。

他指出，這也可能使隨形冷卻的不同想法成為可能。模具的冷卻是否必須涉及水流環(huán)境是一處關(guān)鍵，這種使用環(huán)境的危險(xiǎn)是容易帶來管道銹蝕。另一種選擇是使用導(dǎo)熱金屬。這里看到的模具的未來版本可能不涉及冷卻通道，而是可能在工具的主體內(nèi)部由銅制成，以確保熱量的快速傳遞。工具仍然是工具鋼，但僅在模具被壓縮在一起的表面上，接觸零件并實(shí)際進(jìn)行成型的物理工作。