美國陸軍 AMNOW 計劃——展示數字增材制造供應鏈

導讀：美國陸軍的 AMNOW 計劃于 2022 年底完成了其目標。這個由航空和導彈司令部發(fā)起并由美國國防制造與加工中心(NCDMM)領導的為期 3 年計劃的目標是展示一個強大、有能力的數字 AM 供應鏈，以支持軍隊準備。


△根據 AMNOW 計劃，在美國肯塔基州坎貝爾堡的兩架運行中的直升機上安裝了兩個增材制造的貨運連桿。據報道，貨運連桿是美國陸軍開發(fā)的第一個用于軍用飛機的金屬增材制造飛機部件。

這個計劃需要：
●創(chuàng)建工程（技術數據包 (TDP)、規(guī)范等）并使用安全平臺將其傳輸給零件制造商。

●捕獲并安全傳輸原料、加工、檢驗和測試數據；因為不僅是零件和認證可交付成果，還有所有相關的原料、制造和檢驗數據。

●制造和測試多個陸軍司令部提供的實際用例，不僅可以確保需求的相關性用來推進增材制造使用的硬件和數據的發(fā)展。

●為陸軍開發(fā)潛在的供應商，并證明存在一個支持國防部的 AM 供應鏈，陸軍可以將其用于生產和維持。

誰組成了 AMNOW 團隊？
NCDMM 組建了一個團隊，充當總承包商的角色，統(tǒng)籌規(guī)劃所有的事項。此外，還需要像 OEM 一樣建立工程和配置管理系統(tǒng)。下面是各個團隊成員及充當的角色：
●AvMC——國防部客戶
●NCDMM – 項目管理、項目要求和集成
●The Barnes Global Advisors (TBGA) – 設計/構建/測試計劃、工程和要求
●Advanced Engineering Solutions——工程和需求分析
●LECS Energy——機器數據集成
●Quotient——信息技術和數據管理
●Catalyst Connection 和 Youngstown 企業(yè)孵化器——供應商開發(fā)
●GCA-Coach – 供應商管理和承包
●McGregor and Associates – 陸軍用例聯絡

在 AMNOW 計劃開始之前，這些團隊成員幾乎沒有合作過，這證明了 AvMC、NCDMM 和團隊的其他成員能夠從零開始建立一個企業(yè)，并在 2 年多一點的時間里交付解決方案。這個團隊（包括供應商）做出的成果遠超預期，下表是硬件測試和輸出指標使用了7種不同的材料和工藝組合，其中大多數用例是金屬。



該計劃的主要目標是證明一個強大的供應鏈，不需要在陸軍系統(tǒng)中安裝和測試硬件。零件的質量和數據足以讓陸軍駕駛由高強度鋁制成，團隊開發(fā)了第一批零件 7A77，以用于當時作戰(zhàn)中隊的 MH-47G，并試飛了陸軍開發(fā)的第一個飛行關鍵部件——UH-60 燃料彎頭。


△使用 L-PBF 制造的 7A77 鏈路


△使用 L-PBF 制造的 316L 燃料彎頭

團隊遇到了哪些挑戰(zhàn)？
第一個挑戰(zhàn)是時間問題，團隊直到 RAPID 2022才與大多數供應商見面，但團隊仍然建立了工程和采購系統(tǒng)，發(fā)布了第一個規(guī)范和 TDP，評估了供應商，并在無法參觀設施的情況下啟動了三分之一的項目。

第二個挑戰(zhàn)是美國增材制造行業(yè)的發(fā)展。在設計和打印硬件的兩年時間里，至少有 3 家打印廠搬遷，大多數打印廠的打印機數量增加了 20% 到 500%，并且都發(fā)生了人事變動。


△使用 L-PBF 制造的尼龍船員冷卻背心歧管

整個項目中印象最深的是什么？

●供應商能夠始終如一地打印能夠滿足航空航天/國防要求的硬件。對于聚合物、316L、17-4PH 和 Al10SiMg 系統(tǒng)，所使用的粉末、機器配置和打印參數是打印廠已經開發(fā)過的。團隊根據航空航天要求對所有金屬部件和試件進行射線檢測，并對所有機加工部件表面進行滲透檢測，結果顯示合格率>99%。此外，團隊進行了超過 200 次疲勞測試。

●原型數字平臺提供工程和從供應商接收數據的能力，不僅可以快速查找和查看數據，而且來自實驗室的測試數據會自動讀入數據庫。TBGA的人員能夠在很短的時間內審查和分析測試數據。


△使用 BJAM 制造的 4130 棘爪


△使用 L-PBF 制造的 Al10SiMg 恒溫器外殼

有哪些驚喜和經驗教訓？

主要的意外是難以從打印機中獲取過程數據。每個打印機制造商不僅收集不同的數據，而且它們捕獲和映射數據的方式也不同，而且這也會隨著軟件升級而改變。該行業(yè)需要一個標準模式來捕獲打印數據以及熱處理數據等。


△使用 L-PBF 制造的 Al10SiMg 波導

美國陸軍、美國國防部和更廣泛的美國增材制造行業(yè)有哪些長期利益？
一項長期利益是為陸軍和供應鏈提供相互信任。一旦 AMS 規(guī)范發(fā)布，多種 AM 材料和工藝組合的用戶和供應商將有一個基準。團隊繼續(xù)與陸軍和 NCDMM 合作，為國防工業(yè)基地提供廣泛的原料、加工和材料特性數據。