制作工裝夾具，為什么越來(lái)越多企業(yè)改用3D打��？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(shí)保持和支撐工件，如最常見(jiàn)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(shuō)，在工藝過(guò)程中的任何工序，用來(lái)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(yàn)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(kāi)始利用3D打印機(jī)來(lái)定制夾具。

相比CNC外包，為什么越來(lái)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(shí)際損耗的部位不同，無(wú)法提前預(yù)知。因此如何快速地定制開(kāi)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(kāi)始使用3D打印機(jī)來(lái)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(shí)間要求，同時(shí)也為整個(gè)項(xiàng)目節(jié)省了數(shù)百萬(wàn)美元的經(jīng)費(fèi)。

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(guó)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(píng)果公司一樣的，誕生自車庫(kù)中的硅谷創(chuàng)業(yè)公司。事實(shí)上Raise3D是一家國(guó)內(nèi)硬科技出海企業(yè)，自2015年在美國(guó)眾籌網(wǎng)站Kickstarter上發(fā)布第一款產(chǎn)品后，其選擇在美國(guó)加州建立分公司，正式銷售專業(yè)級(jí)3D打印設(shè)備——價(jià)格在2,500-20,000美元的，面向企業(yè)級(jí)市場(chǎng)使用的3D打印機(jī)。憑借大尺寸和高精度兩個(gè)亮點(diǎn)，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(guó)內(nèi)企業(yè)，這在美國(guó)市場(chǎng)是很罕見(jiàn)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(gè)應(yīng)用場(chǎng)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(diǎn)在于可以，一機(jī)多用，同時(shí)兼容多種熔點(diǎn)在300℃以內(nèi)的材料。

多項(xiàng)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(chǎng)景而言，每一家企業(yè)對(duì)于材料的使用偏好也會(huì)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(shí)不會(huì)刮傷車漆表面，并且對(duì)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(shí)，材料價(jià)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(duì)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(shí)，則可以選擇如尼龍12碳纖維增強(qiáng)復(fù)合耗材。通過(guò)碳纖維短纖維的增強(qiáng)，使打印的零件擁有卓越的剛性和強(qiáng)度，良好的耐熱性、并具有優(yōu)異的強(qiáng)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(wú)論是生產(chǎn)或是時(shí)間成本，都可以大幅減少。

當(dāng)可以通過(guò)“以塑代鋼”的方式大幅減少CNC加工后，夾具的加工時(shí)間縮短了50-70%，價(jià)格也比外發(fā)給長(zhǎng)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(guó)、臺(tái)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(jì)，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(tái)。

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

隨著國(guó)內(nèi)3D打印市場(chǎng)的逐漸成熟，2019年Raise3D開(kāi)始啟動(dòng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。目前在國(guó)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(mén)和生產(chǎn)部門(mén)的工程師提供3D打印設(shè)備。來(lái)源/中關(guān)村在線