Sintavia是一家位于美國(guó)佛州的增材制造服務(wù)商，其產(chǎn)品和業(yè)務(wù)主要針對(duì)于航空航天領(lǐng)域。2019年，公司完成了在本州勞德代爾堡地區(qū)的一家增材制造工廠(chǎng)的建設(shè)。這家工廠(chǎng)具體位于位于好萊塢市內(nèi)，占地面積達(dá)55000平方英尺，目前擁有25臺(tái)金屬零件3D打印設(shè)備。

事實(shí)上，Sintavia在2015年就從飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的維修、維護(hù)和運(yùn)行（MRO）業(yè)務(wù)開(kāi)始起家，通過(guò)運(yùn)用激光電子束粉末床融合技術(shù)（PBF）生產(chǎn)和維修飛機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)部件。同時(shí)，公司將用于航空航天領(lǐng)域的PBF技術(shù)作為公司發(fā)展的唯一目標(biāo)。

公司首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始人Brian Neff表示，Sintavia在傳統(tǒng)航空航天零件生產(chǎn)方面沒(méi)有任何經(jīng)驗(yàn)積累，這反而有助于公司使用增材制造技術(shù)開(kāi)辟新的市場(chǎng)。他談到，“這不像我們必須在傳統(tǒng)制造業(yè)中必須通過(guò)燒毀‘船’來(lái)承諾增材制造的作用，我們一開(kāi)始就沒(méi)有那些‘船’?！睆腟intavia好萊塢市的工廠(chǎng)，我們或許能對(duì)當(dāng)前增材制造對(duì)生產(chǎn)制造形成的影響，有一個(gè)直觀(guān)認(rèn)識(shí)。

■Sintavia希望使用越來(lái)越大的機(jī)器。這是公司新近安裝的EOS四激光AMCM M-4K 3D打印設(shè)備，可生產(chǎn)出高達(dá)1米的零件

影響一：安靜

Sintavia增材制造生產(chǎn)車(chē)間整體顯得非常安靜，與辦公區(qū)的環(huán)境幾乎沒(méi)有什么不同。在增材制造的生產(chǎn)過(guò)程中，安靜、有序和整潔是每一到訪(fǎng)人的普遍感受。這與Sintavia的CNC加工車(chē)間形成了鮮明的對(duì)比。

在CNC加工車(chē)間，空氣中有冷卻劑蒸汽，此外還有壓縮機(jī)、電機(jī)和金屬切割發(fā)出的噪音。從事制造業(yè)的人通常已經(jīng)習(xí)慣了這些噪音，并將其視為制造業(yè)的典型標(biāo)志。

■生產(chǎn)操作安靜、干凈、平靜，幾乎沒(méi)有直接的人工干預(yù)

影響二：生產(chǎn)監(jiān)督而不是直接配備生產(chǎn)人員

Sintavia的這間增材制造工廠(chǎng)是為無(wú)人值守生產(chǎn)而設(shè)計(jì)的。任何給定部件的生產(chǎn)過(guò)程都會(huì)經(jīng)歷一個(gè)漫長(zhǎng)的構(gòu)建周期，持續(xù)時(shí)間往往超過(guò)一天，有時(shí)甚至超過(guò)一周。如果按照傳統(tǒng)方式生產(chǎn)類(lèi)似的零件或子組件，那么需要配備不同的操作人員，并合并許多單獨(dú)的零件制造、運(yùn)輸和組裝步驟。

因此，增材制造被視為一種可以產(chǎn)生高附加值的生產(chǎn)過(guò)程，而在其過(guò)程中幾乎沒(méi)有直接的人工參與。Sintavia通過(guò)采用信息傳輸?shù)姆绞?，將有關(guān)生產(chǎn)的信息傳遞到員工所在的地方。該設(shè)施在Siemens的ERP系統(tǒng)套件（包括Teamcenter、Opcenter）上運(yùn)行，使用這些系統(tǒng)為整個(gè)站點(diǎn)的顯示器提供不同的數(shù)據(jù)反饋和傳遞。在公司的工程部門(mén)，其中一組監(jiān)視器（如任務(wù)控制陣列）為各種生產(chǎn)作業(yè)提供了實(shí)時(shí)狀態(tài)信息。

■Sintavia工程部門(mén)的顯示器可實(shí)時(shí)顯示生產(chǎn)信息

影響三：面向未來(lái)的建筑設(shè)計(jì)

增材制造技術(shù)正在迅速發(fā)展。在工廠(chǎng)設(shè)計(jì)之初就需要預(yù)見(jiàn)到，短短幾年內(nèi)使用的機(jī)器可能與今天使用的機(jī)器不同。Neff預(yù)計(jì)最有意義的技術(shù)變革是向更大的PBF機(jī)器邁進(jìn)。具有更大床身尺寸和工作高度的機(jī)器，將使增材制造能構(gòu)建出體積更大的零件，將更多的裝配工作整合到一個(gè)部件中，一次構(gòu)建就能完成更多、更小的部件，提高生產(chǎn)力。

為了滿(mǎn)足公司對(duì)未來(lái)機(jī)器更大的期望，工廠(chǎng)的設(shè)計(jì)空間和中央走廊（用于進(jìn)出機(jī)器）比當(dāng)今設(shè)備尺寸所需的空間更大。

影響四：粉末是生產(chǎn)的一部分

想要實(shí)現(xiàn)高效的日常增材制造生產(chǎn)，就意味著Sintavia需要在激光電子束粉末床融合技術(shù)的背景下，開(kāi)發(fā)出有效處理打印粉末并確保粉末質(zhì)量的方式。在這一方面，Sintavia遵循了簡(jiǎn)單性和常識(shí)的原則。對(duì)于不同金屬材料（鋁合金、鎳合金）的生產(chǎn)，確保不同材料之間沒(méi)有交叉污染。公司自行設(shè)計(jì)和定制的粉末罐，讓員工根據(jù)容器的大小和形狀一眼就能識(shí)別出罐中的材料。

為了保證粉末質(zhì)量，使用藥瓶等微小的白色容器將粉末樣品從工作中的建筑運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)室。如果粉末分析顯示給定零件的粉末質(zhì)量偏離了所需規(guī)格，則生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)就會(huì)發(fā)出“全部停止”的通知，直到問(wèn)題被解決為止。

影響五：加工作為流程的核心

在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件等精密復(fù)雜部件的增材制造中，僅靠3D打印并不能實(shí)現(xiàn)零件的最終價(jià)值。在正式交付給客戶(hù)之前，零件需要經(jīng)過(guò)后處理和機(jī)加工。Sintavia工廠(chǎng)的機(jī)加工車(chē)間占地面積相對(duì)較小，但Neff表示，后處理能力的重要性怎么強(qiáng)調(diào)都不為過(guò)。僅靠增材制造技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)零件所需的公差。

車(chē)間內(nèi)的數(shù)控機(jī)床包括四軸和五軸加工中心，以及多任務(wù)車(chē)銑復(fù)合車(chē)床。與那些無(wú)人化操作的3D打印設(shè)備相比，這家車(chē)間的工作依賴(lài)于熟練的機(jī)械師，他們能夠?yàn)閹缀螐?fù)雜的零件形狀進(jìn)行再加工。

■工廠(chǎng)機(jī)加工車(chē)間的CNC加工中心

影響六：沒(méi)有煙囪

當(dāng)Neff指出增材制造設(shè)施“沒(méi)有煙囪”時(shí)，他的意思是比喻性的。進(jìn)行機(jī)械加工、成型或組裝的設(shè)施也沒(méi)有煙囪。其實(shí)，他真正的意思是想說(shuō)明增材制造過(guò)程沒(méi)有廢物流的產(chǎn)生。在增材制造過(guò)程中，廢物產(chǎn)生的量極少。

但事實(shí)上，Neff也指出了增材制造所面臨的挑戰(zhàn)，金屬增材制造中的冷凝物是一種廢物副產(chǎn)品，因?yàn)楫a(chǎn)生的量很小，以至于目前還沒(méi)有市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的解決方案能夠接收和處理這種廢物。

Sintavia可能是首批產(chǎn)生足夠數(shù)量的此類(lèi)副產(chǎn)品，同時(shí)也能提出處理解決方案的公司之一。為3D打印過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響尋找可持續(xù)的解決方案，是公司認(rèn)識(shí)到需要面對(duì)的主要問(wèn)題之一。

影響七：專(zhuān)注于一個(gè)目的

從某種意義上說(shuō)，“工廠(chǎng)”又回來(lái)了。也就是說(shuō)，“工廠(chǎng)”是指為給定的最終產(chǎn)品專(zhuān)門(mén)建造的地方。隨著時(shí)間的推移，制造業(yè)已經(jīng)從工廠(chǎng)轉(zhuǎn)移。今天的OEM廠(chǎng)商更傾向于不生產(chǎn)他們的產(chǎn)品，而是完成組裝工作。

與此同時(shí)，合同供應(yīng)商服務(wù)于許多市場(chǎng)。任何給定的模具制造商或機(jī)械車(chē)間，都可能同時(shí)服務(wù)航空航天、汽車(chē)、醫(yī)療和其他行業(yè)。但Sintavia不是OEM企業(yè)，也不是通用承包商。這里的打印設(shè)備目標(biāo)明確，就是運(yùn)用粉末金屬加工飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)零件。

增材制造不僅僅是一種不同的制造工藝，也是一種生產(chǎn)方式，暗示了一種完全不同類(lèi)型的制造商。

影響八：數(shù)據(jù)和文件是流程的一部分

這一點(diǎn)與其他飛機(jī)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)施沒(méi)有什么不同，但在增材制造行業(yè)仍舊需要值得注意。也就是說(shuō)，企業(yè)在為航空航天生產(chǎn)而專(zhuān)門(mén)建造工廠(chǎng)車(chē)間時(shí)，必須考慮到產(chǎn)品生產(chǎn)記錄和可追溯性。從某種意義上說(shuō)，將價(jià)值和組裝整合到統(tǒng)一的3D打印復(fù)雜零件中，也可以將該價(jià)值的所有文書(shū)工作整合到這些零件上。在Sintavia工廠(chǎng)的質(zhì)檢區(qū)，等待零件的貨架上同時(shí)附有文件的貨架?！拔臅?shū)工作可能比零件更重要。”一位技術(shù)人員指出。

影響九：不間斷的電源

佛羅里達(dá)州每年都有颶風(fēng)光臨。然而在一個(gè)生產(chǎn)設(shè)備中，任何給定時(shí)間的作業(yè)都可能處于一到兩周的精細(xì)構(gòu)建周期中，因此持續(xù)供電對(duì)于確保構(gòu)建成型和零件質(zhì)量至關(guān)重要。對(duì)于 Sintavia來(lái)說(shuō)，飛輪驅(qū)動(dòng)的電力系統(tǒng)在停電后可讓所有建筑物運(yùn)行30秒，為發(fā)電機(jī)啟動(dòng)和接管所需的15秒提供足夠的余量。Neff說(shuō)，憑借備用電源Sintavia可以完全依靠發(fā)電機(jī)供電運(yùn)行至少兩周的時(shí)間。

■這里看到的發(fā)電機(jī)容量可以使Sintavia的設(shè)施在斷電后至少運(yùn)行兩周

影響十：定制質(zhì)量體系

Neff表示，對(duì)于實(shí)現(xiàn)受控、經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的增材制造零件生產(chǎn)設(shè)施，沒(méi)有現(xiàn)成的模板。傳統(tǒng)制造工藝確實(shí)提供了其他成功設(shè)施可以復(fù)制的例子，但在高端飛機(jī)零件的增材制造生產(chǎn)中，模型較少。Sintavi的團(tuán)隊(duì)必須自己制定所需的步驟。

因此，Sintavia工廠(chǎng)與其他成熟生產(chǎn)過(guò)程的一個(gè)最根本區(qū)別是如何定義質(zhì)量程序。事實(shí)上這并不容易，例如用于現(xiàn)場(chǎng)粉末檢查的藥瓶、接收和儲(chǔ)存粉末的注意事項(xiàng)以及（防止轉(zhuǎn)動(dòng)的預(yù)防措施，移動(dòng)金屬手推車(chē)太靠近打印設(shè)備會(huì)對(duì)機(jī)器磁場(chǎng)造成潛在影響。

Neff最后談到，設(shè)施只是表現(xiàn)形式，在實(shí)現(xiàn)將增材制造應(yīng)用于高端零件生產(chǎn)時(shí)，Sintavia真正需要的是構(gòu)建流程。