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應用案例cases

航空航天增材制造方案

2020 年，該部門舉辦了一場公開競賽，旨在快速找到可用于 C3175 系列液壓管線夾的新式創造性 3D 打印解決方案。空軍的 F-16 飛機需要在起落架艙室等部位使用成千上萬個液壓管線夾，這些液壓管線夾在經受長時間振動、化學物質以及熱循環后經常會失效。以往此類管線夾都是由注塑或計算機數控機床 (CNC) 加工制作而成，而使用的酚醛類材料會在加工過程中排放有毒的甲醛氣體。

Topology 和 Stress Engineering Services 與 Origin（在 2021 年被 Stratasys 收購）接洽后開始合作，為 C3175-9J 管線夾研發一種新的設計和制造解決方案。該團隊旨在利用 Origin One 的 P3? 技術、nTopology 的拓撲優化算法，以及 Stress Engineering Services 的專業設計和分析技術。通過每日設計迭代產品、進行原型制作以及測試替代設計方案，該團隊在僅僅兩周內便制定出一種新的 3D 打印解決方案，此方案制作的管線夾符合嚴格的適航要求，重量更輕、制造過程也更高效。尋找合適的材料對于每瓣管線夾，該團隊選用的是一款來自 Henkel 的創新阻燃材料，該材料符合空軍嚴格的飛行要求，并且已通過 UL 94 V-0 認證（在 10 秒內停止燃燒）。

LOCTITE? 3955，一款具備火焰、煙霧和毒性 (FST) 等級的光敏聚合物材料，具有阻燃特性，且極耐化學腐蝕，并且可以適應更大范圍的低溫和高溫。LOCTITE 3955 也沒有熱塑性材料固有的應力松弛反應。該團隊在 Origin One 上使用先進的軟件打印兩種不同的材料，一種是上述堅硬的阻燃材料，另一種則是有柔韌性的彈性材料 LOCTITE IND402 ，該材料可作為系帶連接管線夾的兩瓣。這大大簡化了飛機技術人員隨后的組裝過程，使現場安裝該管線夾變得更為容易。在打印期間，每個組裝件都序列化，以便實現零件的庫存、追蹤和溯源。進行低產量生產或定制生產時，使用 Origin One 平臺減少了模具帶來的高昂成本，同時能夠靈活、快速且經濟有效地修改零件設計。在保持高質量的同時降低了成本。對于該應用，Stratasys Origin One 能夠在 24 分鐘內生產 54 瓣管線夾。每個打印機每日可生產 1296 瓣管線夾。而且，對一批打印的管線夾進行后處理用時甚至不到 20 分鐘。

獲獎的最終產品在 RSO 主辦的一場激動人心的先進制造業奧運會上，由 Origin、nTop 及 Stress 組成的團隊經過激烈的競爭，最終打敗了全美國的其他專家團隊和原始設備制造商 (OEM)，榮獲第一。該團隊最后打印了超過 400 個不同的零件和定制檢測治具，用于進行內部功能測試。100 次的測試包括了安裝、管道保持力、溫度影響公差、慣性載荷和載荷處理。

最終，為 F-16 飛機的 C3175-9J 而設計的優化管線夾具備原始零件的兩倍強度，而重量還更輕。更高水平的零件生產 Stratasys Origin One 是一款顛覆性的 3D 打印機，其可使用各種高性能材料批量生產最終用途零件。通過使用 Programmable PhotoPolymerization P3? 技術，制造商可以實現優秀的準確度、一致性、細節處理和機械性能。高產量與可重復性相結合有助于供應商即刻擴大生產，在保留最小庫存的同時，實現更短的啟動時間和更高的靈活性，從而輕松應對需求變化。以此實現當今最嚴苛的應用