随着3D打印越来越多地在快速成型之外派上用场，企业迫切想要学习如何对此进行有效整合，但它们可能并不希望或没有能力立即进入到成熟完备的针对终端零件的增材制造（AM）领域。 卡特彼勒负责增材制造的产品经理Stacey DelVecchio认为，对于增材制造，公司的最佳策略应该是“大处着眼，小处着手，快速行动。”这是DelVecchio在2017年增材制造用户组（AMUG）会议上提出的建议，她在会上回顾了卡特彼勒作为大型设备制造企业使用增材制造的历史，而卡特彼勒的模式似乎值得其它大型企业深思。
卡特彼勒增材制造发源史 3D打印在卡特彼勒的发展在某种程度上也反映了DelVecchio本人在卡特彼勒工作的历史。DelVecchio解释说， “1991年，我们拥有了第一台立体光刻机，放在公司的快速成型实验室。这个快速成型实验室建成多年，大多数工程师都知道它的存在，也使用过它。对很多人来说，这不是随随便便就能获得的技术。所以，我们对实验室做了重新装修，做了可视化，还制作了一些漂亮的模型。这些都发生在我身边，在过去25年多的时间里一直如此。” 桌面3D打印机刚刚问世时，它们就出现在了卡特彼勒的工程师的办公桌上。业内研究显示，在更高级的增材制造流程成为必要之前，台式3D打印机对早期的设计迭代和可视化来说具有一定价值。 然而，随着时间的流逝，尤其是随着技术的成熟，卡特彼勒努力扩大增材制造在整个公司的使用范围。DelVecchio在增材制造用户组会议上表示，“快速成型和可视化没有任何问题，但是我们的决定中至关重要的是如何从创新的角度推动增材制造进入下一个阶段。” 而DelVecchio面临的问题是，“当你在世界各地拥有差不多10万名员工时，你究竟如何实现这样的打算？” 流动打印机、增材制造峰会及设计竞赛 DelVecchio解释说，鉴于卡特彼勒的足迹遍及全球如此众多的地区，她给出的答案是实施从小处着手的战略—公司已经开始制造大型昂贵设备，这些设备可以在几个小时的紧张工作之后仍然保持可靠的质量。这表示在广泛实施之前会启动测试试点计划，并与产品的早期使用者进行合作。 后来采取了被DelVecchio称为“流动打印机”的计划。 卡特彼勒一位颇有前瞻性的高管指示DelVecchio的团队购买增材制造系统，而不用担心投资回报，因此公司购买了六台工业用3D打印设备，包括两台uPrint、两台Fortus 250、一台Objet打印机和一台HD Max。 这些打印机被交付给卡特彼勒位于美国的制造工厂，工厂的工程师可以尝试各种方法对3D打印技术进行试验。虽然DelVecchio表示该计划取得了一些成功，但也有工程师打电话问她：“嗨，Stacey，你希望我们用你的打印机打印什么？” 为了让卡特彼勒员工和工程师正式了解该技术，公司举办了一次增材制造峰会，包括会议和演示，旨在使团队更加认真地对待3D打印技术。 DelVecchio表示，今年将采取更有针对性的方法，比如开展“增材设计”研讨会，让已经了解技术需求的团队成员开始增材制造的实际设计，以便解决具体问题。 为了让员工以认真的心态进一步参与其中，卡特彼勒举办了一场设计大赛，要求工程师们把设计思路扩展到夹具和固定装置之外，专注于可以通过增材制造进行改进的终端零件。获奖设计是一个球形止回阀，将组件的多个部件组合成单个金属3D打印部件。今年，这样的设计大赛将扩大到四五场不同的比赛。
增材制造车间 自25年前成立以来，快速成型实验室也在不断发展。去年，卡特彼勒的增材制造车间正式揭幕，位于伊利诺伊州莫斯维尔的卡特彼勒全球研发中心。这一车间使增材制造创新团队能够接触到公司的研发部门，并从研发部门获得启发，而公众和高管们也可以对其进行定期参观。 该车间拥有10台工业用3D打印机，包括一台Carbon M1 3D打印机和一个微铸造工厂。在揭幕后的前六个月里，卡特彼勒的3D打印技术免费向员工开放，直到后来因为免费3D打印服务十分新奇而造成了不必要的需求增长而被迫停止。后来车间采取了员工只需自备材料的打印模式。 DelVecchio说：“我们当时选择了员工只需自备3D打印原料的参与模式，我个人认为这个方法对于前期参与的人群来说是个很好的选择。这使人们能够共同投资，共担风险。材料成本费用很低，但不是尝试3D打印所需要的总成本。”现在该车间对使用3D打印的员工收取总成本，其中包括后期处理的人力成本、工厂支付的租金以及机器的成本。 卡特彼勒增材制造的未来发展 到目前为止，增材制造已经开始对卡特彼勒产生影响，DelVecchio预计这种影响将会增加。通过子公司索拉透平（Solar Turbines），卡特彼勒正在使用3D打印制造它的第一个终端零件，即具有独特几何形状的燃油旋流器。界面工具和原型也由公司3D打印完成。凭借其M1打印机，卡特彼勒能够使用3D打印为其零配件业务制造弹性垫圈。DelVecchio表示，这不仅对整个公司来说至关重要，而且还将在其增材制造战略中发挥重要作用。 DelVecchio说，“零配件业务是我们商业模式的一部分，在设备停产之后的25年里我们仍将继续为其提供零配件支持，某些零件我们已经生产了相当长的一段时间。对我们来说，为50年前设计的产品提供支持也并不奇怪。” 为了有效地解决业务的各种问题，卡特彼勒正在考虑通过3D扫描对部分库存进行数字化，最终创建一个虚拟库存。不过在这方面还有一些工作有待完成。 卡特彼勒公司还在寻求通过与其它公司建立伙伴关系，进一步进入增材制造领域。比如，公司近日与德国增材制造公司FIT AG达成三年的战略联盟，共同专注于3D打印铝和钛零件。除了FIT AG，公司正在寻求与可能推动其增材制造领域创新的供应商、大学和其他组织进行合作。 DelVecchio认为，卡特彼勒对增材制造的投资将使公司更具灵活性，即使在最大型的设备上也能实现创新。不过，在发展到3D打印终端零件之前，公司已经进行了很长时间的探索。对于其它打算更广泛应用3D技术的大型企业来说，从卡特彼勒能够学到的重要一课可能就是他们的大处着眼，小处着手和快速行动。 |
