Thermwood 推出全新CLA大幅面層壓增材工藝，顯著降低近凈形零件生產(chǎn)成本

2023年8月10日，南極熊獲悉，Thermwood推出了一種新的增材方法——“切割層壓增材/Cut Layer Additive”（簡稱 CLA），該方法使用價(jià)格較低的增材機(jī)器以低成本生產(chǎn)大型、近凈形零件。與大幅面增材打印技術(shù)（如Thermwood 的 LSAM）不同，這種新工藝使用各種無法通過擠壓打印的材料來制造大型零件。

切割層壓增材部件與大型增材打印部件類似，因?yàn)樗鼈儽举|(zhì)上是分層制成的中空結(jié)構(gòu)。然而，這些層不是打印出來的，而是從厚紙上切下來的。換句話說，它是增材制造技術(shù) LOM（分層實(shí)體制造）系列的一個(gè)新子類別，是最早出現(xiàn)的增材工藝之一，但如今僅限于極少數(shù)公司和技術(shù)（如 Fabrisonic 的 UAM）。LOM技術(shù)的其他實(shí)驗(yàn)（使用 Mcor 的紙張和 EnvisionTEC (SLCOM) 的復(fù)合編織薄紗）都失敗了。關(guān)于LOM技術(shù)的基本原理，南極熊此前也有過相關(guān)的介紹：揭秘分層實(shí)體制造技術(shù)——一種小眾的3D打印技術(shù)-南極熊3D打印網(wǎng) - 平臺(tái) (nanjixiong.com)

然而，這個(gè)過程可能非常適合大型零件。為了使其起作用，每個(gè)層都被分成兩個(gè)或更多的段，然后可以相對高效地嵌套在任何可以加工的材料的板材上。一旦切割完成，層段將使用加工到段末的精密拼圖接頭重新連接。層間的銷定位孔確保對齊，使裝配準(zhǔn)確且容易。

△層段的高效嵌套是降低切割層增材部件成本的關(guān)鍵

總體而言，切割和組裝過程（最多）花費(fèi)與增材打印同一零件所需的時(shí)間和勞動(dòng)力相同的時(shí)間和勞動(dòng)力。使用某些材料，它可以更快，有時(shí)快得多，而且材料成本可以顯著降低。

這個(gè)過程的一個(gè)有趣用途是用多孔材料制造零件，將其加工成最終尺寸和形狀，然后添加滲透性熱固性樹脂（例如環(huán)氧樹脂），該樹脂會(huì)滲透并硬化，從而產(chǎn)生大型熱固性復(fù)合材料零件。Thermwood 使用這種工藝生產(chǎn)了12英尺長的航空航天工具，材料成本僅為 2,000 美元，比增材打印同一零件所需的時(shí)間還要短。

CLA技術(shù)還可以用金屬制造零件，只要金屬可以進(jìn)行數(shù)控銑削即可。為了證明這一點(diǎn)，Thermwood 使用鋁制作了一個(gè)大型航空航天裝飾夾具。它的墻壁只有一英寸多一點(diǎn)厚，這意味著它使用的材料比任何其他制造方法都要少。

△使用約2000美元的材料制成的航空疊層工具，所需時(shí)間比同一零件的增材打印時(shí)間還要短

雖然想法很簡單，但到目前為止，實(shí)現(xiàn)它幾乎是不可能的。創(chuàng)建嵌套 CNC 程序來加工數(shù)百個(gè)單獨(dú)的層段，每個(gè)層段都有多種加工要求，并且必須全部精確地嚙合在一起，這是一項(xiàng)艱巨的編程任務(wù)。而這一切，只是為了制作一個(gè)零件。編程成本將超過任何可能節(jié)省的成本。

CLA 讓您無需編程就可以運(yùn)作。這是因?yàn)門hermwood 的新系統(tǒng)不需要編程，至少在通常意義上是這樣。大約十年前，Thermwood開發(fā)了一種機(jī)器控制器，無需程序即可自行完成任務(wù)。如今，這種能力被稱為“機(jī)器智能”。具體來講，Thermwood不需要CNC 程序，只需告訴它你想要什么，向它展示形狀，它就會(huì)實(shí)現(xiàn)想要的部件。

CLA 只需要基本形狀的 CAD 文件。您可以通過向其發(fā)送所需零件的 CAD 文件（不是詳細(xì)文件，而只是基本形狀），它會(huì)假設(shè)這就是您想要的形狀。然后你告訴它你想要如何制作。比如你想要使用的材料，你想要的墻壁有多厚，你想要在哪里分割層以進(jìn)行嵌套，你想要多少裝飾材料，諸如此類的事情。

這很簡單，可以使用觸摸屏在機(jī)器上完成�；蛘呖梢栽谵k公室完成并發(fā)送到機(jī)器上進(jìn)行處理。然后，機(jī)器會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建增材部件和制造它所需的層段，將它們嵌套在您的材料上，并創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)部多工具程序?qū)⑵淙�部切割出來。整個(gè)過程相當(dāng)簡單，只需要傳統(tǒng)方式編程所需時(shí)間和精力的一小部分。然后，機(jī)器將其切掉。

△使用CLA制成的鋁制航空航天裝飾夾具。雖然它看起來很堅(jiān)固，但表面都只有一英寸多一點(diǎn)厚，這意味著它使用的材料比任何其他制造方法都要少。

逐步指導(dǎo)

智能機(jī)器在整個(gè)加工過程中為操作員提供逐步指導(dǎo)。它還知道如何在不移動(dòng)的情況下切割長的薄層片段，即使它們是由無法真空固定的多孔材料制成的。

機(jī)器打印每個(gè)層段的信息，例如它所在的層以及它如何連接到其他段。這極大地簡化了分類和組裝。它還會(huì)在每個(gè)層段上打印二維碼，以防您需要重新切割該特定部分。

精密接頭、各層之間的銷釘對準(zhǔn)以及打印信息使組裝變得異常快速和簡單。將層連接在一起的方法有多種，包括粘合、螺釘、螺栓和鉚釘，所有這些都由機(jī)器在加工層段時(shí)添加的功能支持。據(jù)悉，在開發(fā)Cut Layer Additive時(shí)制造的第一個(gè)環(huán)氧復(fù)合零件僅使用不到400美元的材料。

近10年的機(jī)器智能技術(shù)積累

Thermwood 于 2014 年售出了第一臺(tái)使用機(jī)器智能的機(jī)器，因此該技術(shù)已經(jīng)研究了近十年。該公司生產(chǎn)切割層式機(jī)器已有近五十年的歷史，其中數(shù)千人在世界各地的工廠中可靠地工作。

Cut Layer Additive 將這兩種經(jīng)過驗(yàn)證的技術(shù)結(jié)合成令人興奮的新產(chǎn)品。這樣一個(gè)簡單的想法，如果配合尖端技術(shù)，可能會(huì)對很多領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。