就在上個月底，我們報道了由美國空軍快速支持辦公室（RSO）組織的首屆先進制造業(yè)奧運會。在這則新聞中，我們報道了由Origin領導的團隊已被選中參加。 Origin是Origin-One可編程光敏聚合物3D打印機背后的加利福尼亞公司，與生成設計和拓撲優(yōu)化軟件提供商nTopology以及德克薩斯州的工程咨詢公司Stress Engineering Services合作，共同應對了Approval Sprint挑戰(zhàn)。在10月20日至23日的舉辦的虛擬賽事中，該團隊獲得了第一名。

圖片由Origin，nTopology和Stress Engineering Services提供

這場獨特的虛擬賽事，即高級制造業(yè)奧運會，面臨著五個挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)集中在增材制造和逆向工程方法上：技術數(shù)據(jù)包中繼，零件箱地板練習，物料障礙，供應鏈馬拉松和批準沖刺。批準沖刺要求團隊通過設計，分析和交付具有同等性能的傳統(tǒng)零件的增材制造的替換解決方案來滿足空軍機隊的快速生產需求，這些解決方案可以快速部署以維持F-16戰(zhàn)斗機的運行。“先進的制造技術能夠快速生產以維持生產；但是，如果不對空軍的認證方法和批準新材料，新工藝和新零部件的時間表進行重大改進，就很難利用這些能力。選定的Sprint審批團隊將競爭提供聚合物增材制造的替代解決方案，以快速部署指定的F-16飛機部件。這項技術挑戰(zhàn)的目標是確定創(chuàng)新的戰(zhàn)略，以快速設計，鑒定和部署可持續(xù)解決方案，并利用新的制造材料，工藝和組件?！?/span>

Approval Sprint挑戰(zhàn)賽于今年8月底開始，為獲勝團隊提供了100,000美元的潛在合同，該團隊與美國空軍簽約.Origin領導的獲獎團隊已于9月開始遠程合作，結合了nTopology的設計解決方案和Stress Engineering的專業(yè)知識，為解決具有挑戰(zhàn)性的F-16組件問題開發(fā)可行的解決方案。有問題的零件是F-16獵鷹（被認為是世界上最成功的經過戰(zhàn)斗驗證的戰(zhàn)斗機）的液壓管夾。該夾具是空軍F-16機隊數(shù)千輛液壓鉗的C1375系列的一部分，是F-16起落架腔中的一個組件，其幾何形狀或設計始于1966年。這些零件由于“長時間暴露在振動，化學環(huán)境和熱循環(huán)中”，通常會失效。此外，傳統(tǒng)的夾具零件制造方法會產生有毒的甲醛氣體，生產成本高，交貨期長。

圖片由nTopology提供

獲獎的多材料夾具組件是在nTopology平臺上設計，在Origin One 3D打印機上進行3D打印，并經過Stress Engineering Services驗證的，是從八個競爭產品中選出的，包括其他公司Stratasys，Markforged和National Institute for航空研究（NIAR）。 Origin團隊的多材料零件是使用漢高開發(fā)的Loctite 3955（一種阻燃，耐化學腐蝕的材料）和一種用于系繩材料的彈性體IND402制成的，Origin自2015年以來一直與它在開放材料計劃中合作。該零件，具有一對夾具和3D系繩，可一次完成打印，成功滿足了挑戰(zhàn)性要求–涵蓋尺寸精度，應力/載荷，易燃性，溫度額定值，噴氣燃料暴露，振動耐受性，液壓油暴露和發(fā)動機機油暴露。

多材料3D打印液壓鉗–在Orign One上單一構建。圖片由nTopology提供

對于這個成功的解決方案，一批54個半模的生產時間為24分鐘，一天內可能打印1,296個，一批的后處理需要20分鐘，而零件成本為1.25美元。 AM組件的剛性是傳統(tǒng)夾具的兩倍，重量減輕了5％，可以很容易地用一只手組裝，并按需制造。即使在大流行期間，團隊的三名成員也在三個時區(qū)進行了遠程協(xié)作，進行了30多次設計迭代，進行了100多次測試，并打印了400多個零件，最終在短短30天內產生了成功的解決方案。該零件還在打印過程中進行了序列化，以確保零件的可追溯性，出處和庫存管理，從而在提高供應鏈效率和可靠性方面增加了AM優(yōu)勢。“我們期待與空軍研究實驗室和空軍生命周期管理中心合作，為越來越多的3D打印零件建立官方技術數(shù)據(jù)包。” Origin聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Chris Prucha說。

如今，憑借其在關鍵任務組件開發(fā)和更換中經過證明的增材制造，設計和工作流程解決方案，空軍更有可能與Origin簽訂合同。對于該公司（成立于2015年，由Apple和Google領導）來說，這是對其增材制造生產中開放平臺方法的充分驗證，該公司去年才推出了基于可編程光聚合（P3）技術的Origin One 3D打印機。nTopology還舉辦了一個網絡研討會，介紹他們在開發(fā)獲獎夾具設計和解決方案方面的故事和過程。這家具有創(chuàng)造力的設計軟件公司上個月剛剛完成了4000萬美元的C輪融資，并于10月與NTT DATA XAM Technologies簽署了發(fā)行協(xié)議，以在日本市場推動AM的發(fā)展。

nTopology的液壓夾具設計方法。圖片由nTopology提供

nTopology航空航天與國防技術總監(jiān)Ryan O’Hara博士說：“我們在先進制造業(yè)奧運會的Sprint認證技術挑戰(zhàn)賽中獲得第一名，我們感到很榮幸和自豪。與Origin和Stress Engineering的一流團隊一起工作既簡單又有益。這證明了結合設計，分析和制造的所有專業(yè)知識可以帶來前所未有的創(chuàng)新和產品設計。”應力工程服務團隊負責人Matt Sanders表示：“我們非常感謝有機會通過Origin和nTopology參與這一挑戰(zhàn)。他們是兩家領先的AM技術領先公司。在這場充滿挑戰(zhàn)的大流行期間，我們的團隊能夠找到協(xié)作和創(chuàng)新的方法。”   

增材制造工作流程。圖片由nTopology提供

點評：在此類應用中，增材制造不僅對降低這些成本至關重要，而且對于提供現(xiàn)實世界中先進的制造解決方案和數(shù)字化工作流程也至關重要，它們是可持續(xù)，高效，性能更好的替代傳統(tǒng)關鍵任務零件供應，維護，更換，部署和可重復性的選擇。隨著飛機，衛(wèi)星，設備和基礎設施的老化，美國空軍從根本上尋求創(chuàng)新戰(zhàn)略，以降低維持空軍機隊和基礎設施運營的巨額成本，同時提高戰(zhàn)備狀態(tài)。  

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