數字化成型技術使3D打印達到六西格瑪可重復性標準
新的創新使3D打印機可以如同其他生產制造設備一樣，更長時間運行并具有不遜色的重復性
多年來，3D打印解決方案取代了部分工藝，也擴展了許多傳統工藝。創建夾具與固定裝置、更快速的交付原型及定制義肢、提供短期需求的按需定制部件是體現3D打印價值的幾種方法。
據Wohler’s Report所述，這些方面的應用也是3D打印行業在2017年增長21%的原因。3D打印的使用在不斷增長，越來越多企業發現增材制造能夠降低運營成本、提高生產效率以及提供更具耐久性的產品。
直到最近，有一個重要的標準還沒被用于3D打印的計量-生產運行可重復性。3D打印極大節省成本，通過性能極佳的材料，為創建復雜和充滿想象力的部件提供了新方式。然而，還是輸入調節打印設置和全面生產運行能力。現在這種能力正隨著數字化成型的發展而不斷變化。
數字化成型是3D打印的下一個發展方向。通過已被證明的可重復性來為基于工模具的熱塑性塑料成型生產提供快速解決方案。新型的先進3D打印機將如同其他生產制造設備一樣，提供更長運行時間和且具有不遜色的可重復性。數字化設計將代替工模具開發的繁瑣過程，所需時間將縮短到數小時，而不是數天乃至數周。
盡管這項技術不會取代基于注塑的大規模生產，但是它可以提供快速生產，適應零件的快速變化需求，并且在工模具設計和加工階段即可使用。
大批量自動化生產
可重復性是批量生產的重要指標。現有的熱塑性塑料生產技術提供標準化的批量生產，僅需少量的運行維護。對于數百萬個部件來說，這個過程是可重復的。數字化成型可為增材制造技術賦予這種級別的可重復性。
如果8臺3D打印機被設定制造1萬個零件，那么所有8臺打印機都必須有相同設定，并確保在生產過程中不會發生改變。實驗室測試結果證實，基于3D Systems Figure 4的數字化成型工藝可以達到每小時100毫米的打印速度-六西格瑪可重復性標準。
3D Systems的Figure 4 Production System
統計結果為Cpk> 2，Cpk指工程能力指數。獲得的值為2或更高被認為達到“六西格瑪”質量過程。為了Figure 4打印平臺建立Cpk值，測試分別在8臺設備上進行。
Cpk測試需要運行30個樣本。測試部件由每臺Figure 4打印機制作，并使用微米尺四次測量，統計樣本使用平均值。
接下來，調整物理模型，打印新的部件并再次測量。從兩臺打印機都獲得了相應的圖表。綜合結果得分為2甚至更高，可重復性達到六西格瑪質量。有些單獨的設備數據Cpk=1.94，從技術上來講，不屬于六西格瑪，但遠遠高于“新工藝的安全或關鍵參數”的低標準1.67。
材料專家、設計師和制造工程師現在可以使用數字化成型技術來滿足美學、功能、成本和耐用性的嚴格要求。數字化成型技術可以為有優化現有產品、新設計、新的商業模型和新市場打開大門。關鍵在于在恰當的時候使用增材制造技術，而不是傳統的注塑成型。
3D Systems的材料專家們已經為Figure 4創造了一系列工程熱塑性塑料，也在不斷擴展材料，從而做到在注塑成型批量生產之前，實現小批量試生產(LRIP)。
數字化成型硬件
數字化成型需要一個生產系統，可快速擴展和定制，以滿足制造商的獨特需求。3D打印，包括數字成型，必須占據整個零件生產過程。產量不僅僅被原始打印速度影響。它是一段時間內打印、固化和后處理要求的總和。只有當部件準備好進行進一步的制造或運輸時，才可以被算為部件的完成。
3D Systems的Figure 4 Production平臺是單獨打印模塊以及自動化后處理模塊的集成，可以根據具體需求進行定制。
Figure 4的打印過程都是自動化的，首先是通過一系列超快的微型dlp(數字光處理)打印機進行。這些單獨的模塊與定制的后處理模塊相結合，以極快的速度自動完成零部件的打印，向客戶交付數字化成型部件。
系統吞吐量以垂直速度計量。根據幾何形狀和材料的不同，一個3D物體以每分鐘幾毫米的速度從2D打印平臺被打印出來。
數字化成型技術是智能制造技術非常重要的部分。機器人手臂抓取零件的動作貫穿于在首道和二道工序中的每一步。數字檢測將工業4.0數據的采集和使用投入充分發揮作用。行業標準協議將數字成型系統與其他工廠設備連接起來，并通過網絡和云連接實現操作。
可擴展性
數字化成型是針對塑料部件的免工具批量生產方式。為了達到批量，技術必須規模化以滿足各種工廠的情況。為了在制造技術中脫穎而出，數字化成型技術必須達到或超過傳統的注塑成型質量，并且具有可接受的速度。
通過基準測試發現，一個由8個模塊組成的Figure 4數字成型系統可以在11天內生產出10000個帶紋理的汽車空調通風口;而傳統的11天只能開出模具。
數字化成型不需取代傳統的注塑成型來證明價值。從CAD到生產的速度已使它成為小批量試生產(LRIP)的理想選擇。企業可以從數字成型開始，更快地進入市場，然后可以選擇轉換或加入注塑成型，隨著需求的增長而增加投入。
整個生態產業環境
數字造型是一個生態系統。它需要硬件、材料和軟件，所有的設計都是為了達到要求。要成為增材制造領域的下一個創新，數字成型生態系統必須提供先進的打印技術、最新的材料科學、識別數字成型的獨特性的CAD軟件，以及在各模塊之間進行自動連接的機器人系統。
什么時候是使用數字化成型的合適時機?當4個指標總擁有成本、生產率、耐用性和可重復性都需要被考慮的時候。當業務驅動因素，如上市時間，生產靈活性和創新設計是必需的時候。當需要品質/速度/成本和工業4.0創新齊頭并進的時候。對于注塑行業來說，數字化成型技術的到來意味著新的變革。
編譯自IndustryWeek，2018年8月2日發布
(責任編輯：admin)
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