如今，越來(lái)越多的金屬3D打印用戶通過(guò)采用增材制造技術(shù)開辟出了更多新的應(yīng)用可能。3D設(shè)計(jì)創(chuàng)造的全新產(chǎn)品解決方案為生產(chǎn)制造和物流理念帶來(lái)了全新的概念。來(lái)自德國(guó)的不銹鋼部件生產(chǎn)專家Jung & Co. Ger?tebau 公司，因采用增材制造技術(shù)應(yīng)用于飲料灌裝生產(chǎn)，從而可以更快速度地為其提供產(chǎn)品備件。

現(xiàn)代化高性能灌裝設(shè)備

Jung & Co.公司主要是對(duì)不銹鋼、鋁和鈦等金屬材料進(jìn)行加工生產(chǎn)。40 多年來(lái)，公司運(yùn)用自己的專業(yè)知識(shí)已將這些金屬產(chǎn)品應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)?，F(xiàn)在，Jung & Co.除了采用傳統(tǒng)的切屑工藝進(jìn)行生產(chǎn)之外，又?jǐn)U展采用了最具創(chuàng)新概念的金屬激光熔融工藝——增材制造法。該制造法主要是通過(guò)一臺(tái)來(lái)自 Concept Laser 的 M2 cusing Multiaser 實(shí)現(xiàn)。

Thomas Lehmann先生介紹說(shuō):“我們開發(fā)了一種跨工藝的、始終面向?qū)嶋H應(yīng)用的不銹鋼解決方案。我們通過(guò)傳統(tǒng)的切削法、混合制造法或完全的增材制造法生產(chǎn)零件或組件?？蛻艨梢詮奈覀円徽臼降娜轿环?wù)中快速得到精密的最終產(chǎn)品?！?

具備高可用性和靈活性對(duì)于飲料行業(yè)的灌裝設(shè)備來(lái)說(shuō)非常重要，因?yàn)樗仨毮軌蚬嘌b各種大小的瓶或罐。灌裝設(shè)備的任務(wù)包括：對(duì)瓶或罐進(jìn)行灌裝、封口，最后輸送到后處理站點(diǎn)。根據(jù)食品法，灌裝設(shè)備最重要的要求就是要保證清潔和衛(wèi)生。因此，不銹鋼是這個(gè)行業(yè)優(yōu)先選擇的材料。

很早就和3D打印技術(shù)先驅(qū) Concept Laser 合作，進(jìn)行不銹鋼激光熔融的 Thomas Lehmann先生非常清楚3D金屬打印的優(yōu)勢(shì)：增材制造解決方案意味著在保證 CAD 設(shè)計(jì)符合工藝要求的同時(shí)，還留有很高的幾何自由度。此外，部件或整個(gè)組件都可采用一步到位的方案出現(xiàn)。 如果灌裝商需要新的罐灌裝閥，完全可以根據(jù) CAD 數(shù)據(jù)盡快制造出該部件供客戶安裝，從而大幅縮短停機(jī)時(shí)間。

為飲料灌裝機(jī)制造備件是Jung & Co.公司的核心業(yè)務(wù)之一。如剛才所述的罐灌裝閥，組件中很多都不是標(biāo)準(zhǔn)部件，而是客戶定制的解決方案。采用傳統(tǒng)方法制造時(shí)，因該組件由七個(gè)采用了1.4404 不銹鋼制成的部件組成，因此還需要增添必要的密封件。生產(chǎn)過(guò)程中，首先必須在 CNC 機(jī)床上通過(guò)銑削或車削精密切削出這些不銹鋼部件，然后手動(dòng)進(jìn)行裝配。接著將組件放入倉(cāng)庫(kù)，以便——為了以防萬(wàn)一——能夠快速反應(yīng)并讓灌裝設(shè)備重新起動(dòng)。

采用傳統(tǒng)方式制造的罐灌裝閥由七個(gè)部件、密封件和螺栓組成，需要進(jìn)行裝配

“現(xiàn)在，該罐灌裝閥經(jīng)過(guò)了重新設(shè)計(jì)，可以在 M2 cusing Multilaser 上僅通過(guò)一道工序即可制造完成。因此，無(wú)需再考慮因組件接合產(chǎn)生的密封件和接口。裝配的取消不僅降低了成本，還帶來(lái)了時(shí)間優(yōu)勢(shì)。采用傳統(tǒng)方式制造該部件，包括采購(gòu)必要的精密鑄造件在內(nèi)總共需要約 8 - 10 周時(shí)間，而采用增材制造法僅需約 1 周?！?Thomas Lehmann先生詳細(xì)地介紹說(shuō)，“原則上，當(dāng)出現(xiàn)突如其來(lái)的需求時(shí)，我們就可以這樣制造和準(zhǔn)時(shí)交付按需備件。對(duì)于作為制造商的我們和作為用戶的客戶來(lái)說(shuō)，如果需要讓檢修或停機(jī)時(shí)間盡可能短，那么這種可生產(chǎn)精密零件的工藝所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)必定是非常誘人的?！贝送猓槐靥崆安少?gòu)和存放備件也降低了資金投入。

盡管如此，在增材制造生產(chǎn)的過(guò)程中，組件開發(fā)仍是一項(xiàng)小壯舉。高動(dòng)態(tài)性灌裝機(jī)的負(fù)載要求是很高的，因此罐灌裝閥需要經(jīng)過(guò)密集的負(fù)載測(cè)試。此外，還需要進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化和設(shè)計(jì)調(diào)整以及精加工成本和零件應(yīng)力消除調(diào)查。 Thomas Lehmann先生說(shuō)：“部件開發(fā)是一個(gè)激動(dòng)人心的過(guò)程。在開發(fā)過(guò)程中，會(huì)開辟出一條新的、有針對(duì)性的路徑。成品3D部件不僅看起來(lái)與傳統(tǒng)的不同，還會(huì)輕約 35 %。大多數(shù)情況下，重量減輕可能比這一比例還要多?！?

根據(jù) Jung & Co. 提供的信息，采用增材制造法所創(chuàng)造的可能性是多層次的：可以引入輕量化方法或進(jìn)行功能集成，例如冷卻、回火或傳感器;可以進(jìn)行混合制造，這一方法具有非常重要的意義;高度的可重復(fù)性，一旦過(guò)程參數(shù)確定，即可確保質(zhì)量水平(包括隨附文檔)始終如一。Thomas Lehmann先生介紹說(shuō)：“3D金屬打印的許多方面都需要在與客戶洽談時(shí)，進(jìn)行準(zhǔn)確的性能要求分析。只有通過(guò)對(duì)話才能獲得符合工藝要求的解決辦法，形成能夠讓部件性能比以前更強(qiáng)大的新解決方案。成本方面則最終決定了零件的性能和供貨的速度?！?

從 2015 年起，增材制造法就對(duì) Jung & Co. 的 CNC 制造業(yè)務(wù)進(jìn)行了補(bǔ)充。目前，該公司已采用 Concept Laser 帶有 2 x 400 W 激光源的 M2 cusing Multilaser 進(jìn)行增材制造生產(chǎn)。Thomas Lehmann表示：“增材制造已為飲料行業(yè)灌裝設(shè)備備件開啟了一系列的美好前景。”