从数周缩短至数天：Swift Engineering 如何用 3D 打印加速复合材料工装制造

在航空航天、汽车及国防等领域，复合材料凭借出色的强度重量比，已经成为高性能零部件制造的重要选择。但随着零件结构越来越复杂，如何快速、经济地制造相应工装，也成为影响复合材料生产效率的重要因素。

拥有 30 多年复合材料开发经验的 Swift Engineering，将 Stratasys FDM® 增材制造技术引入牺牲工装制造，不仅让复杂工装的生产周期最高缩短 90%，部分工装更可以在 24 小时内完成，也为复杂复合材料零件的设计和制造带来了更大的灵活性。 [stratasys.com]

复杂复合材料零件，难点往往从工装开始

对于一些具有复杂内部结构的中空复合材料零件，传统制造通常需要使用可移除的牺牲工装。

问题在于，传统牺牲工装往往由多个部件分别加工，再通过粘接完成组装。不仅制造步骤多、周期长，对于复杂几何结构而言，多件式工装还可能在最终零件内部留下接缝，并带来更多后处理工作。传统机加工或铸造的可移除工装组件通常需要 4–6 周甚至数月才能完成。

随着客户希望进一步缩短产品开发和交付周期，Swift Engineering 需要一种更加灵活的方式来应对复杂工装制造。

将 FDM 从原型制造延伸到牺牲工装

Swift Engineering 此前已经使用 FDM® 技术进行原型制造以及部分最终零件生产。随着应用深入，团队开始将增材制造进一步用于复杂复合材料零件所需的牺牲工装。

借助 Stratasys Fortus® 3D 打印机以及 ST-130™ 材料，工程师可以在进行零件设计的同时，同步设计与之匹配的牺牲工装，并将复杂工装直接作为一个整体打印出来。

通过定制内部填充结构，打印出的工装能够承受 超过 90 psi 的固结压力。复合材料完成固化之后，ST-130™ 工装可以溶解去除，从而减少传统工艺中复杂的工装拆除及相关后处理。

对于复杂中空结构来说，一体化制造还有另一个重要价值：不再需要依靠多个工装部件拼接来形成复杂几何结构，因此可以减少由拼接产生的内部接缝。

从4–6周到数天，甚至不到24小时

改变工装制造方式后，最直接的变化就是速度。

根据零件的尺寸和复杂程度，采用 FDM 技术制造的牺牲工装通常只需要数天即可完成，很多情况下甚至 不到 24 小时。相比传统机加工或铸造工装需要 4–6 周甚至数月，Swift Engineering 将工装交付周期最高缩短了 90%。

目前，这一方法已经应用于制动风道、发动机盖进气口、前缘部件以及钟形壳体等零件。以风道为例，一体化打印的复杂工装能够在成型完成后轻松移除，同时避免在零件内部留下拼接缝，从而减少后处理，并改善零件内部表面质量。

对于 Swift Engineering 而言，3D 打印带来的价值已经不仅仅是“更快地制造一套工装”。当工装能够与产品设计同步开发和快速生产，工程团队就拥有了更大的设计自由度和更快的迭代空间，也能够以更短周期响应客户需求。

从原型制造，到最终零件，再到复杂复合材料工装，FDM 增材制造正在进一步融入实际生产流程。对于 Swift Engineering 来说，牺牲工装正是其中一个能够直接缩短生产周期、提升制造灵活性的应用。