增材制造，两全其美

当批量生产相同的零件时，注塑成型是王道。而对于快速成型或小批量定制而言，没有什么比3D打印机更好的了。尝试在规模化生产和柔性化生产之间进行操作，您将不得不做出一些妥协。或者您会？

在大规模生产和快速成型之间存在着一个尚未开发的潜力世界。无论是注塑成型还是现有的3D打印技术都无法填补这一市场空白，不是因为成本过高，就是因为根本不可行。“小批量生产无法抵消制造模具的成本，”Evolve Additive Solutions公司首席执行官Steve Chillscyzn解释道。“另一方面，传统的3D打印机速度太慢，无法有效扩大规模。”

Evolve公司于2017年开始着手填补这一市场空白。经过多年密集开发，这家总部位于明尼苏达州的初创企业已经找到了一种解决方案，他们称其速度比当今市场上任何其它具有生产规模的增材制造技术都要快。为了完成其首个商业系统，Evolve公司一直在寻找一个与其愿景相同的可靠的自动化合作伙伴，最终确定了总部位于明尼阿波利斯的贝加莱工程和分销合作伙伴Hartfiel Automation公司。

Evolve所创建的平台被称为SVP，代表可扩展量产。SVP平台的核心是Evolve具有革命性的创新增材制造技术，被称为选择性热塑性电子照相工艺，或简称STEP。从理论上讲，STEP概念听起来很简单：先将三维零件打印成一系列二维切片，再将这些切片堆叠并融合成功能齐全的生产级零件。

STEP工艺始于众所周知的2D打印技术电子照相沉积。它使用熟悉的工程热塑性塑料作为原料，例如ABS和尼龙，通过专门的工艺将其微粉化成细颗粒。成熟的技术与成熟的材料以前所未有的方式结合起来：这为Evolve平台提供了所需的速度，将增材制造的高柔性和较短的生产周期引入工业规模生产。

然而，要制造功能零件，Evolve平台不仅要求生产数量，还要求生产质量。“为了确保我们的客户从他们选择的材料中获得他们所期望的性能，当切片对齐和融合在一起时，我们需要确保我们的控制解决方案提供极其精确的定位和定时，”Evolve公司工程副总裁John Lees解释道。“这种可靠、可重复的性能正是我们通过与Hartfiel和贝加莱的工程合作所获得的。”

对齐和融合步骤共有六个运动控制轴：两个控制传输带的速度和张力，两个分别用于构建板的水平和垂直移动。“精确定位和定时对于堆叠过程至关重要，”Hartfiel公司高级控制技术副总裁Scott Albrecht说道。“而贝加莱ACOPOS P3伺服驱动器上的微秒级触发和纹波补偿功能帮助我们取得了非常好的结果。”

就像在注塑成型中一样，精确控制温度和压力循环是确保高质量结果始终如一的关键。“贝加莱Automation PC 3100为我们提供了强大的算力来协调所有复杂的运动和温度控制任务，同时它在机柜中占用的空间非常小，”Albrecht说道。

表面扫描仪会检查缺陷，然后在打印下一层时，通过在特定点沉积或多或少的材料来补偿这些缺陷。结果就得到了一个完全密实的零件，在所有方向上都具有一致性特性。“我们零件的平均表面粗糙度只有5微米，”Lees说道。“通常这种表面处理可能需要用到喷砂，但得益于我们与Hartfiel和贝加莱共同实现的控制精度，我们完全无需后处理就能做到。”

Evolve公司在使用其它控制系统开发了两个早期的平台迭代后，于2020年转向Hartfiel以完成其第一个商业系统。“与技术因素一样，真正为我们奠定合作基础的是对伙伴关系的信心，”Chillscyzn说道。“无论是Hartfiel和贝加莱提供的工程参与水平，还是他们表现出对我们的目标和增材制造发展方向的理解。”

Hartfiel与Evolve的工程师合作进行了数月的紧张开发，调整直线电机，实施对卷筒速度和张力的高精度控制，并同步构建板的运动。Hartfiel甚至提供了完整的电气原理图和面板布局，并通过了UL认证。“这不仅仅是拿来一盒零件，然后你就可以走了，”Lees回忆道。“他们深度参与了整个项目，并继续为正在进行的升级和改造提供快速响应。”

“这正是那种我喜欢从全国各地的合作伙伴那里听到的故事，”贝加莱北美大区总裁Patrick McDermott说道。“它恰恰突出了我们正在寻找的那些人，他们分享我们解决工程挑战的热情。提供世界一流的产品是一回事。但真正令人兴奋的是看到一个团队将这种潜力变为现实，并完成以前从未做到过的事情，就像Hartfiel对Evolve所做的那样。”

技术潜力也在转变供应商中发挥了重要作用。“我们看到未来与贝加莱合作的上限更高，”Lees指出道，并以使用贝加莱机器视觉进一步完善堆叠对齐的计划为例。“与Hartfiel和贝加莱等合作伙伴一起，我们很高兴能够引领增材制造的新时代，该技术将继续实现跨越式发展。”