一、增材制造速度提高 20 倍 使用壽命更上一層樓

為了結合增材和減材制造方法的優點，亞琛塑料加工研究所 (IKV) 開發并成功實施了一種混合制造單元。

該混合制造單元的核心部件是現代化 6 軸機器人形式的定位系統，它配備標準化工具更換系統，從而確保了最大的自動化和靈活性。在 IKV 開發的方法中，增材制造步驟使用以塑料顆粒操作的螺桿型塑化單元。與基于細絲的制造技術相比，此方法可以在處理增強級塑料化合物的同時實現高通量。除增加通量外，由于使用經濟效益更高的顆粒，還大大降低了成本。

精密細絲的制造費用非常昂貴，通常比上述使用塑料顆粒的方法貴 10-30 倍。

在混合制造單元中，抓握系統或銑削工具可根據需要與定位系統連接。因此，該單元可以進行其他加工，如提供沉積器形狀以集成附加功能或減材后加工來保持尺寸精度。

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二、定義

基于 3D 體積模型分層構建部件的過程被定義為增材或生成制造方法。這些方法通常又稱為 3D 打印。相反，減材制造是指通過減少材料來制造部件。例如，通過磨削、鉆孔或銑削的方式用材料坯料生成體積更小的部件。

IKV 的混合制造單元在 73 分鐘內制造的 90 cm 高的旋翼（左圖）以及通過顯微鏡記錄的所制造部件的表面性能（右圖）。

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三、增材制造領域的全新可能

高填充增強塑料化合物的加工為增材制造開創了全新可能性，是位于德國下齊森 AKRO-PLASTIC 安科羅公司的核心競爭力。碳纖維增強型 AKROMID?B3 ICF 30 9 AM 已被亞琛塑料加工研究所 (IKV) 成功應用于這種新開發的熔融沉積成型工藝（MDM 工藝）。

由于碳纖維增強化合物的導熱性更好，會帶來更快的冷卻速度，加上高填充增強塑料批次和批次之間的穩定性，從而實現了擁有高生產速度的穩定制造工藝，并獲得了出色的機械性能。為了改善配料和喂料速度，AKROMID?提供了直徑小于 1 mm 的顆粒，以便使用更精細的配料系統，大幅縮短停留時間。

碳纖維增強的塑料粒子

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請觀看視頻！本視頻展示了增材制造的加工工藝。本視頻錄制于 2018 年漢諾威工業博覽會。

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四、Nicolai Lammert — 亞琛塑料加工研究所

1. 極限應力水平

Nicolai Lammert 是亞琛塑料加工研究所“增材制造”團隊的負責人，負責開發和實施混合制造單元，他非常看好新方法：“憑借我們的制造技術和 30% 碳纖維增強聚酰胺 6，我們能夠實現部件在水平制造方向上（XY 方向）148 MPa 和垂直制造方向上（Z 方向）40 MPa 的極限應力水平。

Z 方向的性能相當于純 尼龍單六基礎熱塑性塑料機械性能的 85%。由于工業機器人的靈活移動性，化合物材料的各向異性和水平制造方向上的高機械性能現在可以專門用于后續部件中機械性能的負載路徑調整。在當前 6 g/min 的放電容量，與基于 FLM 的制造方法相比，它還可以將生產速度提高到20g/min。我們也從這里看到了更多潛力。”

聯系人：

• Nicolai Lammert 先生

  亞琛工業大學理學碩士 - 模具技術/增材制造研究助理 ?

• Jakob Onken 先生

  亞琛工業大學理學碩士 - 部件設計和材料技術研究助理

• Jan Dormanns 博士 - SMP Deutschland GmbH

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2. 大尺寸部件

由于使用一系列經過生產測試的工藝熱塑性塑料能夠明顯提高生產速度，混合制造單元不僅限于原型生產，而是為快速制造開辟了新的可能。

這種大尺寸部件的典型應用是針對位于伯欽根的汽車供應商 SMP Deutschland GmbH 的儀表板進行高度集成仿生支撐結構的概念研究。前期開發的項目經理 Jan Dormanns 博士談到：“在這種仿生結構中，橫梁和進氣管以及安全氣囊，轉向柱，顯示屏和包覆部件的連接器都被組合成一個支撐單元。

在減少使用工具和節省投資超過 150 萬歐元的整體概念下，快速制造能夠為這些結構的小批量制造節約成本。IKV 的 MDM 方法和 AKRO-PLASTIC GmbH 的化合物為這些概念在未來的工業可行性做出了巨大貢獻。”

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未來的快速制造可能應用于：SMP Germany GmbH 儀表板仿生支持結構的概念研究。

聯系人：

• Jan Dormanns 博士（高級開發核心人員）

• AKRO-PLASTIC 專家

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