美国陆军 AMNOW 计划——展示数字增材制造供应链

导读：美国陆军的 AMNOW 计划于 2022 年底完成了其目标。这个由航空和导弹司令部发起并由美国国防制造与加工中心(NCDMM)领导的为期 3 年计划的目标是展示一个强大、有能力的数字 AM 供应链，以支持军队准备。


△根据 AMNOW 计划，在美国肯塔基州坎贝尔堡的两架运行中的直升机上安装了两个增材制造的货运连杆。据报道，货运连杆是美国陆军开发的第一个用于军用飞机的金属增材制造飞机部件。

这个计划需要：
●创建工程（技术数据包 (TDP)、规范等）并使用安全平台将其传输给零件制造商。

●捕获并安全传输原料、加工、检验和测试数据；因为不仅是零件和认证可交付成果，还有所有相关的原料、制造和检验数据。

●制造和测试多个陆军司令部提供的实际用例，不仅可以确保需求的相关性用来推进增材制造使用的硬件和数据的发展。

●为陆军开发潜在的供应商，并证明存在一个支持国防部的 AM 供应链，陆军可以将其用于生产和维持。

谁组成了 AMNOW 团队？
NCDMM 组建了一个团队，充当总承包商的角色，统筹规划所有的事项。此外，还需要像 OEM 一样建立工程和配置管理系统。下面是各个团队成员及充当的角色：
●AvMC——国防部客户
●NCDMM – 项目管理、项目要求和集成
●The Barnes Global Advisors (TBGA) – 设计/构建/测试计划、工程和要求
●Advanced Engineering Solutions——工程和需求分析
●LECS Energy——机器数据集成
●Quotient——信息技术和数据管理
●Catalyst Connection 和 Youngstown 企业孵化器——供应商开发
●GCA-Coach – 供应商管理和承包
●McGregor and Associates – 陆军用例联络

在 AMNOW 计划开始之前，这些团队成员几乎没有合作过，这证明了 AvMC、NCDMM 和团队的其他成员能够从零开始建立一个企业，并在 2 年多一点的时间里交付解决方案。这个团队（包括供应商）做出的成果远超预期，下表是硬件测试和输出指标使用了7种不同的材料和工艺组合，其中大多数用例是金属。



该计划的主要目标是证明一个强大的供应链，不需要在陆军系统中安装和测试硬件。零件的质量和数据足以让陆军驾驶由高强度铝制成，团队开发了第一批零件 7A77，以用于当时作战中队的 MH-47G，并试飞了陆军开发的第一个飞行关键部件——UH-60 燃料弯头。


△使用 L-PBF 制造的 7A77 链路


△使用 L-PBF 制造的 316L 燃料弯头

团队遇到了哪些挑战？
第一个挑战是时间问题，团队直到 RAPID 2022才与大多数供应商见面，但团队仍然建立了工程和采购系统，发布了第一个规范和 TDP，评估了供应商，并在无法参观设施的情况下启动了三分之一的项目。

第二个挑战是美国增材制造行业的发展。在设计和打印硬件的两年时间里，至少有 3 家打印厂搬迁，大多数打印厂的打印机数量增加了 20% 到 500%，并且都发生了人事变动。


△使用 L-PBF 制造的尼龙船员冷却背心歧管

整个项目中印象最深的是什么？

●供应商能够始终如一地打印能够满足航空航天/国防要求的硬件。对于聚合物、316L、17-4PH 和 Al10SiMg 系统，所使用的粉末、机器配置和打印参数是打印厂已经开发过的。团队根据航空航天要求对所有金属部件和试件进行射线检测，并对所有机加工部件表面进行渗透检测，结果显示合格率>99%。此外，团队进行了超过 200 次疲劳测试。

●原型数字平台提供工程和从供应商接收数据的能力，不仅可以快速查找和查看数据，而且来自实验室的测试数据会自动读入数据库。TBGA的人员能够在很短的时间内审查和分析测试数据。


△使用 BJAM 制造的 4130 棘爪


△使用 L-PBF 制造的 Al10SiMg 恒温器外壳

有哪些惊喜和经验教训？

主要的意外是难以从打印机中获取过程数据。每个打印机制造商不仅收集不同的数据，而且它们捕获和映射数据的方式也不同，而且这也会随着软件升级而改变。该行业需要一个标准模式来捕获打印数据以及热处理数据等。


△使用 L-PBF 制造的 Al10SiMg 波导

美国陆军、美国国防部和更广泛的美国增材制造行业有哪些长期利益？
一项长期利益是为陆军和供应链提供相互信任。一旦 AMS 规范发布，多种 AM 材料和工艺组合的用户和供应商将有一个基准。团队继续与陆军和 NCDMM 合作，为国防工业基地提供广泛的原料、加工和材料特性数据。