Thermal Dynamics是Thermadyne集團的分公司，位于西黎巴嫩的新罕布什爾州，專門從事等離子切割設(shè)備的生產(chǎn)制造。該公司擁有半個世紀的歷史，是業(yè)內(nèi)的知名企業(yè)，也是全球最大的手動和自動化等離子切割設(shè)備供應(yīng)商之一。

等離子切割機通過噴嘴噴射出高速氣體，在切割表面形成電弧。氣體轉(zhuǎn)化為等離子，也就是分子分解為離子的狀態(tài)。等離子熱度很高，足以熔化金屬，速度足以把金屬射出。等離子切割速度極快，因此切面非常整潔，不需要進行清理。

等離子切割系統(tǒng)耗電量很大，因此電源會發(fā)熱。Thermal Dynamics的電源采用特殊的熱界面材料，可以有效傳熱，從而保護電子元件不受損壞。熱界面材料通過手持式氣動泵（俗稱“膠槍”）施加到發(fā)熱元件上。

項目挑戰(zhàn)
裝配工人的工作是使用膠槍來施加粘性熱界面材料，這樣就需要反復(fù)地拿起、放下笨重的膠槍。粘性熱界面材料成本非常昂貴，而每次材料施加完畢后，膠槍都會泄漏少許材料，不但很難清理，還造成浪費。生產(chǎn)人員曾經(jīng)嘗試過制作臨時固定裝置，以便膠槍更加容易使用，減少材料的泄漏，但效果并不令人滿意。

前不久，Thermal Dynamics公司的研發(fā)部購買了Fortus FDM三維制作系統(tǒng)，專門用于注塑部件的快速原型制作。

研發(fā)部的目標是在實際制作模具之前確保產(chǎn)品設(shè)計完美無缺，從而減少模具返工的情況。

解決方案
除了使用Fortus系統(tǒng)以外，工程師還發(fā)現(xiàn)了直接數(shù)字化制造技術(shù)的潛力。Thermal Dynamics公司生產(chǎn)工程師吉爾•馬克斯基為減少膠槍材料泄漏專門設(shè)計了一個裝置，用于材料的收集和重復(fù)利用。

研發(fā)工程部負責人馬修•考畢茲建議在Fortus系統(tǒng)上使用熱塑材料制作該裝置，而不用金屬材料。

經(jīng)過考畢茲估算，如果采用傳統(tǒng)的機床制作法，用鋁制材料，費用至少要2000美元，而且需要一個星期才能完成。而采用直接數(shù)字化制造法可以在一天之內(nèi)完成制作。最終，公司選擇了后者。他們用聚碳酸酯作為材質(zhì)，在Fortus系統(tǒng)上用17個小時就完成了全部制作工作，綜合成本為每小時20美元，總計約340美元。安裝人員對裝置整體滿意，但也提了一些建議。于是，制作人員又用了4天時間制作了六個裝置版本。考畢茲說：“生產(chǎn)成本節(jié)省了大約1萬美元。如果沒有FDM直接數(shù)字制造工具，可能我們根本無法在短期內(nèi)制作出這個裝置。”

考畢茲還說：“新裝置讓膠槍更容易使用，而且減少了材料浪費。安裝工人對新裝置非常滿意，因為它降低了工人的工作難度，而且工作環(huán)境也變得比以前干凈了。”在此之后，考畢茲還用Fortus系統(tǒng)制作了其他裝置和裝配工具，其中一個是螺絲固定裝置，用于在印刷電路板上固定八個M6螺絲。這款螺絲固定裝置可以讓螺絲保持在固定位置，節(jié)省了固定螺絲的時間，并且可以避免電子元件受損。

Fortus FDM系統(tǒng)在注塑原型制作方面發(fā)揮了重要作用。考畢茲說：“當初決定購買這套系統(tǒng)的時候，我們公司總裁希望在一年內(nèi)可以收回購買成本。而實際情況是，這套系統(tǒng)使我們避免了很多模具返工的情況，根據(jù)估算，系統(tǒng)使用七個月為我們節(jié)省的開支已經(jīng)相當于系統(tǒng)的購買價格了。

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