•    發佈時間：2023/10/24
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【概要描述】 Rich Stump是Fathom Manufacturing的聯合創始人兼首席商務官，當我們在2023年6月發言時，他認為橋樑生產是AM目前最大的機會。該公司旨在與原始設備製造商和初創公司合作開發新產品，Stump本人作為CaliBowl的聯合創始人也有經驗。（他後來離開了該組織，但仍擔任Fathom的技術顧問。）

 

2007年，當Stump作為3D印表機經銷商與人共同創立Fathom時，這一有利可圖的應用程式是原型設計，該公司提供的大多數機器都進入了研發實驗室。但多年來，Fathom也發展成為一家3D列印服務提供商，最終在2018年出售了該業務的分銷部分，並全力投入服務領域。在同一時間段內，增材製造在原型設計之外也得到了更大的應用，進一步進入了工具和最終用途應用。

 

這些進步也反映在Fathom Manufacturing對這項技術的應用和採用上——它現在運行著大約九種不同的3D列印模式——但AM不再是唯一一家。這是因為在向製造服務業傾斜的同時，Fathom一直在穩步收購添加劑之外的其他類型的業務、設備和專業知識。如今，該公司經營著10多個生產基地，AM現在是該公司的四大支柱之一，與數控加工、注塑和鈑金製造並列。

 

這一擴展的產品反映了客戶所需的材料和零件類型的多樣性，以及Fathom開發的專業性：在中低端零件上快速周轉。

 

儘管機械加工、成型和成型在公司今天的生產工作和收入中佔據了更大的份額，但增材製造在吸引客戶並快速滿足他們的期望方面仍然發揮著重要（且有利可圖）的作用。3D列印是Fathom第二天訂單的交付方式；它如何為停機情況提供備件；它如何幫助客戶開發新產品；以及如何在加工之前滿足他們的橋樑生產需求。

 

向橋樑生產傾斜

 

這是Fathom認為對3D列印技術特別有前景的最後一個用例。

 

Stump說：“對我們和增材製造業來說，最大的機會是橋樑生產。”。該公司交付給原始設備製造商進行測試或首次產品發佈的許多零件如今都是這樣製造的。AM在面臨潛在設計變化時的速度和靈活性使其成為在等待成型或機加工等傳統工藝設置時彌合生產差距的一個有力選擇。（根據數量的不同，最終也可能由Fathom進行全面生產——Stump說，該公司的最佳選擇是數百到數萬個零件。）

 

瞭解這一橋樑生產機會，可以決定Fathom接受的客戶類型。Stump表示，他們更傾向於生產數量較少的許多零件號，並與長期需要這些服務的客戶建立合作夥伴關係。他問道：“我們在哪里能跑得更遠？”。

 

該業務主要專注於服務於進行大量產品開發的原始設備製造商（目前的客戶包括特斯拉和Lucid），以及具有堅實資金和增長潛力的初創公司。添加劑是這些客戶所需的快速、回應能力強的生產的關鍵，但它往往不是唯一有效的解決方案。對於Fathom所看到的各種高混合工作，價格、品質、速度和期望之間的平衡經常通過技術組合來實現。

 

在最近的一個例子中，Fathom Manufacturing為家用機器人生產了急需的部件。在短短30天內，該公司直接3D列印了3000個聚合物零件。但在同一時間段內，該公司還開發了55種用於注塑聚合物零件的工具，並生產氨基甲酸乙酯鑄件和機加工部件。所有這些零件隨後被交付給一家合同制造商進行組裝。

 

“我們用最好的方法來解決這個問題，”Stump說。“對於關鍵的高價值應用，AM是有意義的，客戶願意支付更高的成本。但對於其他應用，我們可以通過不同的工藝提供更好的材料選擇、可重複性或成本。”



Fathom最近從Evolve推出的SVP平臺可能會更頻繁地將平衡轉向AM。3D印表機利用了柯達為高吞吐量2D列印而創造的NexPress技術。現在，這臺機器不再放下墨水和調色劑，而是使用多層支撐材料和注塑級ABS。

 

添加STEP技術

 

大部分製造業生產，無論是添加劑還是常規產品，都發生在Fathom manufacturing的威斯康星州總部。該地點可能是美國最大的AM服務設施之一，擁有90臺3D印表機以及用於許多傳統工藝的設備。在AM方面，Fathom通過鐳射粉末床融合（LPBF）提供金屬零件生產，並通過FDM、SLA、Multi-Jet fusion、PolyJet和SLS工藝提供聚合物零件生產。

 

現在，聚合物3D列印有了一個新的選擇，它可以承擔更高的數量和更多的工作，否則可能會用於注塑。當我在位於加利福尼亞州弗裏蒙特的Fathom新成立的技術中心與Stump會面時，我還看到了Evolve Additive Solutions的第一個商業安裝的SVP系統。該機器採用STEP，選擇性熱塑性電子照相工藝，這是一種基於成像技術的3D列印技術，最初由柯達開發用於大容量2D列印。該機器承諾速度快，零件品質與注塑成型相當（使用相同材料），聚合物零件價格具有競爭力。



Evolve Additive Solutions的員工Matt Reich在現場實施SVP系統，他描述了機器如何通過將ABS轉移到滾筒上，然後轉移到構建板上來列印零件。

 

 

在3D印表機內部，五個獨立控制的列印引擎最多可以配備五種不同的注塑材料。目前，在Fathom，通常只有兩個發動機同時使用：一個用於形成零件層的黑色ABS，另一個用於增強零件並像模具一樣定義其邊緣的可溶性支撐材料。



一個使用黑色和灰色ABS的雙色調列印示例。

 

其他引擎可以用於不同的顏色或材料；Fathom目前正在試驗用黑色材料以雙色調方式應用灰色ABS。

 

當每一層都被成像時，一個紅外線燈將聚合物材料加熱到熔化狀態，這樣它就可以被類似於印表機調色劑的輥拾取。然後，輥將材料轉移到構建板上，同時施加壓力將聚合物熔融到下麵的層上。層只有13微米厚，可以在不到7秒的時間內應用。然後掃描每個層以確保構建的完整性。

 

Evolve Additive Solutions的應用工程師Matt Reich說：“我們拍攝的每一張圖像都是地形高度圖。該地形圖會自動評估高點和低點。如果檢測到任何材料，3D列印系統將在以下層中或多或少地應用材料進行補償，從而提供閉環控制。



由於掃描器的解析度，正在列印的圓形杯墊在地形圖像中看起來是扭曲的，但構建兩端的條形圖具有用作配准點的孔，以便掃描數據（以及任何必要的調整）可以與零件匹配。

 

Evolve印表機內部的每個構建都從24層支撐材料開始，這些支撐材料粘附在基板上，並為零件創建一個水準床。零件被完全包裹在支撐材料中印刷，所有側面至少9毫米。在3D列印之後，將整個印刷材料塊與板分離，然後用異丙醇（IPA）洗滌以去除支撐材料。



ABS被印刷在二次材料中，二次材料既是支撐結構又是模具，有助於確定零件的邊緣。如果零件高度相似，或者使用這種支撐材料塑造其上層輪廓，則完整的構建可能會成為扁平塊。

 

對於Fathom希望用這臺機器進行的產品開發工作和橋樑生產，它的速度、表面光潔度和一致性都很好。Fathom正在為電子記分板和顯示系統的設計師和製造商Daktronics等客戶應用該平臺。

 

該公司是在開發一種用於賽道式記分牌的新型LED面板的過程中來到Fathom的。顯示器彎曲角落部分的注塑面板需要多個複雜的工具，每個面板的夾子都有兩個提升器。獲得必要的工具在海外需要長達16周的時間，在國內需要長達19周的時間。



記分牌的彎曲角落需要複雜的面板，這需要多個複雜且高度自動化的注塑工具。圖片來源：Daktronics



Fathom Manufacturing使用Evolve Additive Solutions的SVP平臺，直接在ABS中列印面板，包括夾子功能。圖片來源：Daktronics

 

Fathom轉而部署SVP平臺，直接3D列印面板，表面光潔度和性能類似於注塑ABS。增材製造的設計（DFAM）很快就完成了，而無需實驗設計（DOE）來證明高度自動化的工具。STEP技術節省了63%的時間，降低了43%的成本。

 

Stump在談到Evolve SVP時說：“這是一種想要運行生產的原型技術。”。雖然該平臺目前主要用於驗證零件和原型，如骨幹組件，但它提供了一條明確的生產途徑。如果需求達到需要的臨界點，使用與注塑相同的ABS進行3D列印的能力可以很容易地將給定的原型或橋接生產零件轉換為成型。

 

微工廠“在區域，為區域”

 

弗裏蒙特工廠代表著Fathom製造業的進步和整合。該工廠是該公司以前在奧克蘭附近的生產基地的一個縮小規模的工廠。但在該舊址旨在提供全面生產的地方，弗裏蒙特更像是一個專注於添加劑的展廳，具有快速交付少量聚合物零件的生產能力。除了Evolve機器，該公司還在該地點擁有HP Multi Jet Fusion能力以及Stratasys的多臺Connex和Fortus機器。



除了Evolve SVP機器外，弗裏蒙特工廠還配備了Stratasys的Connex和Fortus印表機，以及HP Multi-Jet Fusion機器。

 

但也許更重要的是，技術中心也是Fathom在灣區保持影響力的一種方式，儘管其大部分增材製造能力都集中在威斯康星州。弗裏蒙特工廠作為該地區客戶的當地聯絡點非常重要，該地區有許多客戶。在這裏，客戶可以看到最新的添加劑技術在發揮作用，也可以親自拿起他們的零件並表達他們的需求。

 

Stump說：“我們希望進入一個地區，一個地區一個地區。”添加劑是最容易以這種方式分散的製造技術。正在進行的和傳統的生產可以在一個集中的地點進行，而技術中心可以作為當地的微型工廠，通過AM進行產品迭代和快速周轉生產。隨著增材零件的經濟性和品質不斷提高，Fathom Manufacturing的未來可能會越來越多地建立在其3D列印的基礎上。