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金属3D打印关键部件：生产效率提升的必然选择

发表时间：2026-06-01 16:08:57
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摘要大概8年前，Knust Godwin将金属3D打印技术引入其精密加工场景。现在，这家公司正在利用这一能力突破进入到全新的应用领域，并为3D打印关键任务部件提供了一个新的商业案例。

　　【机床商务网栏目科技动态】当我们提到“核心任务部件”时，可能会联想到涡轮叶片、燃烧器或机械控制系统，它们通常与航空航天有关。换句话说，这些部件的故障会引发某种形式的人类灾难。

　　核心任务部件只是应用程序操作所必需的部分，主要包括叶轮，泵和工业应用的流形，从洗衣机到叶轮机械。

　　在过去的50年里，总部位于德克萨斯州的Knust Godwin一直致力于为能源、航空航天和石油和天然气行业的关键任务部件的精密加工，包括车削和钻井作业的复杂几何部件由铬镍铁合金、钛和其他材料的生产。由于它们的组成和设计的复杂性，这些部件通常会产生高昂的成本，并需要较长的交货时间，来获得铸件并建立必要的定制工件。

　　正因为这些零件结合了复杂性和高价值的特点。导致了该公司在2010年左右开始试验加法制造(AM)，特别是粉末层熔合金属AM工艺。该公司的技术副总裁Mike Corliss表示，将金属3D打印技术纳入其生产能力的决定，只是一种向新技术发展进化的演变。这与几十年前计算机数控(CNC)加工，甚至新型切削工具在该行业的转变没有什么区别。

　　“你需要看看你的产品，然后问，‘(添加剂)有意义吗?你必须要有远见，才能够实现这项技术的能力。我记得40年前，我让我的老板考虑插入刀具。他对于价格不太满意，但是当他看到插入式铣刀的产量时，他突然表态了，‘多买点，多买点!’对于添加剂，我认为一旦你了解了它的功能，就会出现这样的情况:一下子购买很多，因为你可以看到AM的效果。”

　　17个步骤移除

　　Corliss特别指出，与传统制造方法相比，AM能够带来生产效率的案例就是涡轮机械和热交换器。生产传统的热交换器需要几个加工步骤，从清洗原料到钎焊准备，再到焊接、加工、堆垛和测试。总的来说，这些部件的传统制造包括26个步骤，有人称之为从开始到结束的劳动触摸时间。

金属3D打印关键部件：生产效率提升的必然选择

　　当该公司开始3D打印热交换器时，Corliss表示，它能够将过程从26个步骤合并到9个步骤。他说：“我们打印它，准备和清洁它，如果有必要，电火花线切割去除支架，然后热处理它，并在压力测试前加工后的表面光洁度。”为了进一步减少工艺步骤，公司购买了Velo3D蓝宝石打印机，可以实现几何悬垂的无支架打印。激光和其他3D打印过程中的构建参数的超调特性使该设备能够实时适应，有时可以克服对支撑结构的需求，这些支撑结构通常用于固定金属3D打印部件，以防止打印过程中的热变形——这些支撑后面需要移除。Corliss表示，由于该系统可以自由打印薄壁和低角度，不需要支架，也不需要冗长的后处理步骤，使生产效率得以提高。

金属3D打印关键部件：生产效率提升的必然选择

　　Corliss认为，“如果我们能够减少后处理，那么终产品将会变得更好，并更快地推出市场。另外，在蓝宝石系统上打印的表面均匀性—如3D打印叶轮叶片上的低角度悬挑表面—是降低客户成本和交货时间的关键因素。3D打印能够产生比铸件更精确的表面。在Knust Godwin采用金属增材制造技术的过程中，要学习了解哪些表面需要加工以降低粗糙度，而哪些表面可以保持现状。“我们必须学会如何适应：我们的后处理过程是什么，以及我们留下什么来打印？”Corliss表示，尽管公司决定对现有员工进行再培训，让他们运行3D打印设备，而不是雇佣AM专家，但到了那个时候，采用AM的困难障碍已经被扫清：说服领导层相信AM是值得投资的。Corliss认为，做出明智决定的方法是在减法和加性过程之间建立一个详细的成本分析比较，一步一个脚印。

　　“我们分析了产品的所有成本。一个焊接接头要多少钱？比如说，一个焊接接头的平均价格是100美元，而单个部件的成本是20美元。现在，如果焊接失败了，费用又是多少？“眼下，公司的设计工程师已经熟练地将以前焊接过的部件组合成一个单独的部件，消除了缺陷，并加强了该部件的整体完整性。对于Knust Godwin的客户，尤其是石油和天然气行业的客户来说，这是他们愿意采用3D打印部件进行实地作业的关键因素。

　　“如果油田关闭，客户会对你处以多少的罚款?我们从来不想回答这类问题，”Corliss说，“你永远都不想面对这些问题，因此，这就是为什么我们需要确保我们AM部件的制造质量达到或者超过传统减法部件的要求。”

　　(原标题：Here Is Why Knust Godwin Decided to 3D Print Mission Critical Parts)

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