現(xiàn)代化高性能灌裝設(shè)備的檢修必須非常快速地完成。根據(jù)整條灌裝線的規(guī)模和灌裝能力，因檢修而造成的生產(chǎn)損失可達(dá)每小時(shí)約 4,000. € 至30,000.- €。

如今，越來越多的3D 金屬打印用戶通過采用增材制造技術(shù)開辟出更多新的應(yīng)用可能。來自德國的不銹鋼部件生產(chǎn)商Jung & Co. Ger?tebau公司，通過3D金屬打印技術(shù)改變了飲料灌裝設(shè)備傳統(tǒng)的備件方式，讓灌裝設(shè)備可用性高、檢修時(shí)間短。本文，Jung & Co. 的總經(jīng)理 Thomas Lehmann先生，分享了3D金屬打印在飲料行業(yè)的應(yīng)用前景。

Jung & Co. 公司主要業(yè)務(wù)是對不銹鋼、鋁和鈦等金屬材料進(jìn)行加工生產(chǎn)。40多年來，公司運(yùn)用自己的專業(yè)知識(shí)已將這些金屬產(chǎn)品應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)?，F(xiàn)在，Jung & Co. 除了采用傳統(tǒng)的切屑工藝進(jìn)行生產(chǎn)之外，又?jǐn)U展到新的具有創(chuàng)新概念的金屬激光熔融工藝——增材制造法。該制造法主要通過一臺(tái)來自Concept Laser的M2 cusing Multiaser 來實(shí)現(xiàn)。

在第一次體驗(yàn)增材制造法之后，Jung & Co. 就邁出了第一步——“按需備件”一詞成為可能。對此，Thomas Lehmann介紹說： “剛開始我們的客戶認(rèn)為：這個(gè)想法太瘋狂，完全不現(xiàn)實(shí)。因此，我們的首要工作是要讓人信服?！葱鑲浼@一理念恰恰是因經(jīng)濟(jì)因素而出現(xiàn)的。 ”

連續(xù)使用中的飲料灌裝設(shè)備

飲料灌裝設(shè)備的任務(wù)包括：對瓶或罐進(jìn)行灌裝、封口，最后輸送到后處理站點(diǎn)。高靈活性和高速對其來說非常重要。飲料行業(yè)以速度“為生”。一旦停機(jī)，經(jīng)濟(jì)性就將大打折扣。查找故障、申購備件、發(fā)貨和安裝——最壞情況下這可能需要耗費(fèi)好幾天，交易中還可能出現(xiàn)交貨延遲。根據(jù)整條灌裝線的規(guī)模和灌裝能力，每小時(shí)的生產(chǎn)損失可達(dá)到約 4,000歐元至約30,000歐元。有時(shí)，灌裝商不得已將生產(chǎn)轉(zhuǎn)向其它灌裝線時(shí)，還必須根據(jù)容器對其生產(chǎn)線進(jìn)行調(diào)整。這些對于生產(chǎn)經(jīng)理和所有員工來說，都是極力想要避免的緊急狀況。

對此，“我們總是對客戶說：其實(shí)完全可以不必如此。采用增材制造的不銹鋼部件可以做到按需打印生產(chǎn)，并且還可進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化?！盩homas Lehmann先生接著說道，“但正是這個(gè)具有革命性的想法，導(dǎo)致了大部分客戶從一開始就表示懷疑?！笔聦?shí)上，Jung & Co. 已經(jīng)讓長期合作的飲料行業(yè)客戶迅速轉(zhuǎn)向了增材制造。

減少組件中的部件并提高可用性

很早就和Concept Laser合作，進(jìn)行不銹鋼激光熔融的Thomas Lehmann先生非常清楚3D金屬打印的優(yōu)勢：增材制造解決方案意味著在保證 CAD設(shè)計(jì)符合工藝要求的同時(shí)，還留有很高的幾何自由度。此外，部件或整個(gè)組件都可采用一步到位的方案。如果灌裝商需要新的灌裝閥，完全可以根據(jù)CAD數(shù)據(jù)盡快制造出該部件供客戶安裝，從而大幅縮短停機(jī)時(shí)間。

為飲料灌裝機(jī)制造備件是Jung & Co. 公司的核心業(yè)務(wù)之一。如剛才所述的灌裝閥，組件中很多都不是標(biāo)準(zhǔn)部件，而是為客戶定制的解決方案。采用傳統(tǒng)方法制造時(shí)，因該組件由七個(gè)采用1.4404不銹鋼制成的部件組成，因此還需要增添必要的密封件。生產(chǎn)過程中，首先必須在CNC機(jī)床上通過銑削或車削精密切削出這些不銹鋼部件，然后進(jìn)行手動(dòng)裝配。接著將組件放入倉庫，以便能夠快速反應(yīng)并讓灌裝設(shè)備重新啟動(dòng)。

“現(xiàn)在，該灌裝閥經(jīng)過了重新設(shè)計(jì)，可以在M2 cusing Multilaser 上僅通過一道工序即可制造完成。因此，無需再考慮因組件接合產(chǎn)生的密封件和接口。裝配的取消不僅降低了成本，還帶來了時(shí)間優(yōu)勢。采用傳統(tǒng)方式制造該部件，包括采購必要的精密鑄造件在內(nèi)總共需要約8～10周時(shí)間，而采用增材制造法僅需約1周?！盩homas Lehmann 先生詳細(xì)地介紹說，“原則上，當(dāng)出現(xiàn)突如其來的需求時(shí)，我們就可以這樣制造和準(zhǔn)時(shí)交付按需備件。對于作為制造商的我們和作為用戶的客戶來說，如果需要讓檢修或停機(jī)時(shí)間盡可能短，那么這種可生產(chǎn)精密零件的工藝所帶來的優(yōu)勢非常誘人。”此外，不必提前采購和存放備件也降低了資金投入。

新的部件解決方案和高可重復(fù)性

盡管如此，在增材制造生產(chǎn)的過程中，組件開發(fā)仍是一項(xiàng)小壯舉。高動(dòng)態(tài)性灌裝機(jī)的負(fù)載要求是很高的，因此灌裝閥需要經(jīng)過密集的負(fù)載測試。此外，還需要進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化和設(shè)計(jì)調(diào)整以及精加工成本和零件應(yīng)力消除調(diào)查。 Thomas Lehmann 先生說：“部件開發(fā)是一個(gè)激動(dòng)人心的過程。在開發(fā)過程中，會(huì)開辟出一條新的、有針對性的路徑。成品3D部件不僅看起來與傳統(tǒng)不同，還會(huì)輕約35%。大多數(shù)情況下，重量可能減輕得更多?！?/p>

采用傳統(tǒng)方式制造灌裝閥，包括采購必要的精密鑄造件在內(nèi)需要約 8-10 周時(shí)間。而采用增材制造法僅需約 1 周。

根據(jù)Jung & Co. 提供的信息， 采用增材制造法所創(chuàng)造的可能性是多層次的：可以引入輕量化方法或進(jìn)行功能集成，例如冷卻、回火或傳感器；可以進(jìn)行混合制造，這一方法具有非常重要的意義；高度的可重復(fù)性，一旦過程參數(shù)確定，即可確保質(zhì)量水平（包括隨附文檔）始終如一。Thomas Lehmann先生介紹說：“3D金屬打印的許多方面都需要在與客戶洽談時(shí)，進(jìn)行準(zhǔn)確的性能要求分析。只有通過對話才能獲得符合工藝要求的解決辦法，形成能夠讓部件性能比以前更強(qiáng)大的新解決方案。成本方面則最終決定了零件的性能和供貨的速度?！?br/>
3D金屬打印的展望

從2015年起， 增材制造法就對Jung & Co. 的CNC制造業(yè)務(wù)進(jìn)行了補(bǔ)充。目前，該公司已采用 Concept Laser帶有2x400W激光源的M2 cusing Multilaser進(jìn)行增材制造生產(chǎn)。因?yàn)樾枨蟛粩嘣鲩L，擴(kuò)大制造規(guī)模已勢在必行?！拔覀冾A(yù)計(jì) 3D 打印金屬部件的需求將保持穩(wěn)步增長。因此，能夠讓我們的員工，尤其是實(shí)習(xí)生們熟悉這項(xiàng)新技術(shù)，是一件讓我非常高興的事情?！盩homas Lehmann 表示，“作為一家中型企業(yè)，獲取的專業(yè)知識(shí)在客戶洽談中始終都是重要的論據(jù)。”

此外，Jung & Co. 還計(jì)劃在今年采購一臺(tái)移動(dòng)式激光掃描儀，借此將在為客戶快速供應(yīng)備件方面踏上一條全新的道路。Jung & Co. 通過激光測量可以現(xiàn)場對客戶設(shè)備中需要替換的相關(guān)部件進(jìn)行數(shù)字描繪。特別是在緊急情況下，客戶將相關(guān)的 3D 文件在線發(fā)送給 Jung& Co. 后，就可立即在激光熔融設(shè)備上開始生產(chǎn)。“為了實(shí)現(xiàn)過程鏈的完全數(shù)字化，激光掃描儀是符合邏輯的下一步?！盩homas Lehmann 表示，“ 增材制造已為飲料行業(yè)灌裝設(shè)備備件開啟了一系列的美好前景?！?/p>