就像在关键系统中安装备份服务器或冗余一样,3D打印的按需特性——也被称为增材制造(AM)——可以帮助最终用户应对由贸易动荡、意外供应商限制和全球流行病造成的越来越常见的供应链中断。除了允许操作人员快速生产备件这可能不再是原来的制造商,AM继续显示在大规模生产的前景,与在COVID-19大流行的早期,一些制造商利用它来增加个人防护装备(PPE)的产量。
然而,AM并非没有挑战。粉末床聚变(PBF)尤其如此,这是一种通常用于商业和工业3D打印应用的工艺,使用激光或电子束将粉末材料熔化并融合在一起。例如,与其他制造工艺相比,用PBF打印的物体可能表现出较弱的结构特性,可能需要后处理,增加劳动力和成本。
也就是说,最近一种叫做液态金属喷墨打印(LMJP)的生产方法的创新可能有助于克服这些问题。
施乐公司的新元素3D液态金属打印机是市场上首批采用该技术的产品之一。而不是粉末输入,ElemX使用熔融的固体金属提供的标准商品铝线馈送到机器。据施乐公司称,这种新方法可以降低总拥有成本,增加周期,并提高安全性,同时提供生产级部件。
在内部用例中,据《福布斯》在美国,施乐能够运用自己的技术取得巨大成功。当数字压机的支架需要更换时,与传统金属铸造相比,ElemX能够在4小时内复制该部件,成本降低21%,二氧化碳排放量降低43%。在第二次试验中,与PBF AM系统进行了基准测试,ElemX生产了相同的支架,成本节约了38%,循环时间减少了40%。
此外,来自纽约州立大学和康考迪亚大学的独立研究表明,LMJP的速度可能是当前AM方法的10倍,成本是十分之一。此外,该研究还指出,LMJP可能会导致更致密的金属部件和更细的微观结构,从而导致整体抗拉强度提高30%或更高。
施乐预计,由于这些行业的复杂供应链和本质,ElemX将首先应用于国防、航空航天、重型设备和石油和天然气行业。
目前,ElemX已经在加利福尼亚州蒙特雷的美国海军研究生院(NPS)首次部署,在那里它将用于军事研究。
“从航海时代到核时代,水手们一直在海上修理东西,这样他们就能完成任务,”国家原子能系统主席安·隆多(Ann Rondeau)说。“这种伙伴关系是关于海军的战略能力,通过创造力和技术,让海员在船上有能力推进他们的海上行动。”
NPS的设想是,ElemX将以备份的能力部署在备件和批量,而施乐的长期目标是将ElemX用于大规模生产。