10米巨型搅拌摩擦焊金属3D打印机，将为美国陆军生产武器装备

2022年7月29日，南极熊获悉，英格索兰（Ingersoll）集团新研发的巨型搅拌摩擦焊金属3D打印机，在北美伊利诺伊州罗克福德工厂正常亮相。通过本次活动，他们希望促进美国制造业的发展、促进经济增长的公私合作伙伴关系、创造就业机会、提高技能以及培养下一代制造业领导力。

△MasterPrint Metal，这台36英尺（约11米）长的金属3D打印机器，使用搅拌摩擦焊接金属3D打印技术，是美国陆军为战车生产整体车体项目的一部分

英格索兰机床公司，主要生产用于金属切割，3D打印和自动纤维铺设的大型机床，也是全球最大型的精密机床、和机加工零件制造商。最近，他们在新扩建的生产装配和测试中心举行了盛大的开幕仪式，展出了最新的设备MasterPrint Metal，目前，它被认为是世界上最大的金属3D打印机和铣削设备。

△智利拉斯坎帕纳斯天文台的巨型麦哲伦望远镜(GMTO)概念图

在揭幕致词中，首席执行官Jeffrey Ahrstrom说：“很高兴我们的新制造中心能顺利开幕，扩建后的中心建筑面积将达到4万平方英尺。展示了迄今为止我们最大、最强大的机床MES4，将进一步提升我们的承包能力。” 他继续说道，“此外，我们增加了多种类测试和测量设备，以确保精准符合客户既定的设计标准，例如为美国海军和巨型麦哲伦望远镜(GMTO)制造大型部件等。”

△英格索兰在伊利诺伊州罗克福德，新扩建了制造、组装和测试中心

MasterPrint Metal，是为美国陆军制造的两台增材制造机器中较大的一台。该机器的3D打印和铣削的工作范围最大为36 x 23 x 13英尺（约10X7X4米）。它使用的摩擦搅拌焊接金属沉积系统，是由Meld Manufacturing公司开发的。

在开幕上，该公司还对外展示了其它大型设备，如MasterMill MES4铣床，它将为美国海军生产复杂、精密的零件。

这台机器的工作量为25 x 11 x 6.2米，是迄今为止制造的最大、生产力最高的五轴MasterMill机床。

△英格索兰位于罗克福德的新工厂开幕，未来将为美国海军提供复杂结构件定制需求

康茂胜机床部门首席执行官Chip Storie对新中心的前景感到兴奋：“我们将帮助推动美国制造业的发展，建立创新的公私合作伙伴关系，并加强我们的经济。对于当地社区来说，这意味着创造就业机会、提升技能并培养下一代制造业领导力。”

康茂胜集团总裁兼首席执行官Lodovico Camozzi补充说：“今天来到这里，我感到非常自豪。当我们在2003年收购英索兰时，我们已经意识到这家公司的价值，以及历史上对制造业的贡献。通过整合我们的全球资源，我们已经取得了一些伟大的成就。同时，将迎来更多的重大技术挑战，包括热那亚大桥的自动检测和清洗机器人，以及麦哲伦望远镜等。

△增材制造搅拌摩擦沉积技术。照片来自MELD制造公司。

增材式搅拌摩擦沉积金属3D打印法是如何工作的？

MELD制造公司拥有十几项增材制造搅拌摩擦沉积工艺的专利，与其他金属3D打印技术不同的是，该技术是一个固态过程，在低于熔化温度的情况下进行，往往不会熔化打印材料。

从这项技术中我们可以看到一个固体进料杆（打印材料）被推过一个空心旋转工具，当送料杆接触到下面的基材时，它开始涂抹并通过摩擦粘在基材上，发生塑性变形，但绝不会熔化。快速旋转的工具具有加热材料的作用，使其具有足够的可塑性，从而发生如此严重的塑性变形。一旦第一层被涂上，送料杆就会被简单地抬起并推回，以打印更多的层，直到最后的三维部件完成。

摩擦沉积工艺与各种金属兼容，如铝、钛、钢和镍基超合金。MELD的3D打印应用主要是在国防领域，包括零件涂层、部件维修、金属连接和定制金属基复合材料坯料。

由于其固态性质，与传统的激光3D打印相比，增材制造搅拌摩擦沉积技术具有较低的残余应力和明显较低的能量需求。它还与那些不容易出现孔隙、热裂和其他与熔融技术有关的问题的材料兼容。

此外，MELD的技术是一个单一步骤的过程，所以用户不必担心烧结或热等静压（HIP）等繁琐的后处理工作流程来提高零件质量。

△获得专利的MELD固态工艺。照片来自MELD制造。

尺寸和速度的结合

据MELD称，增材搅拌摩擦沉积技术能够以前所未有的规模生产大型金属零件。这可以归因于这样一个事实，即该技术不限于小型粉末床或真空系统，它是一种可以在开放的大气环境下实施的工艺，不受操作环境或材料表面条件的限制。MELD公司还声称，该技术的材料沉积速度比粉末床熔融等工艺快十倍以上。

"我们能够制造大尺寸的部件，而这些零件以前只能通过锻造完成。我们能够制造出其他3D打印技术不能打印的合金，而且能够露天制作，这就消除了规模上的任何限制。这是一个令人难以置信的可扩展的技术。"

△前沿作战基地的MELD增材制造维修概念图。图片来自MELD制造公司

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