三家公司合力使用3D打印技术制作长4.57米，宽2米的大型拉伸成型模具

南极熊导读，3D打印的一个关键技术优势是控制材料的密度，从而控制它的硬度。这一因素确保了该技术不仅具有经济竞争力，而且还为零件提供了改进的机械性能。此外，它是制造拉伸成型模具的良好替代品。生产成本只是标准金属模具成本的一小部分，而且工艺背后的技术更简单。

2022年6月17日，南极熊获悉，Spirit AeroSystems、 Techmer PM 和Thermwood Corporation，通过合作，共同创建了被认为有史以来最大的3D打印拉伸成型模具，该工具长4.57米，宽2米。对于该技术的发展来说，在多个方向上扩展了该技术的能力。

△三家公司合力打印大型拉伸模具

众所周知，碳纤维填充的聚碳酸酯，可提供足够的强度以承受拉伸成型过程中使用的力。然而，与传统的润滑方法不同，Techmer PM混合了一种新的聚碳酸酯配方，除了碳纤维外，它还含有一种内部润滑剂，无需任何额外的润滑步骤。

使用3D打印实现模块化
该项目使用了Thermwood Corporation的LSAM 1020双龙门架。虽然这台机器配备了垂直分层打印，并且可以将工具打印成一个整体，但由于需要等待每个打印层足够冷却才能添加下一层，因此需要连续打印58小时才能生产一件工具。

相反，他们决定分四部分打印零件，一次打印两个部分，总打印时间为29小时20分钟，通过这种方法，它们将打印时间缩减一半。根据它们的说法，3D打印这四个部件，共计需要3613磅Techmer PM的聚碳酸酯材料。

△左图，四个打印模块。中，装配布局。右，初加工。

具体的施工过程
然后再对这四个模块化的零件进行加工和组装。先将零件的所有表面（前工作表面除外）加工到位。每侧中心的孔用于安装重心支架，用于在组装过程中处理零件。再将匹配的面加工成平面。除了略微凸起的凸台，必须确保粘合剂预留适当间隙。

△左图，平面凸起以提供适当的粘合剂间隙。右图，牵引螺栓加工区域

除了粘合剂之外，拉伸螺栓孔和槽被加工到拉伸成型工具零件的背面，这使得零件可以用螺栓固定在一起。对准孔和埋头孔加工到工具的中心部分。6英寸长定位销，不仅提供零件之间的定位，而且还提供额外的连接作用。

△左图，对准孔和埋头孔。右图，重型定位销，提供另一个附着层

下一阶段将位于前表面结构内部的支架，用张紧的飞机钢索进行连接。最终，将大型拉伸成型工具的四个部分牢固地固定在一起。

然后组装零件。每个部件都相对较重，并且由于粘合剂的时效相对较短，因此在组装过程中用于涂抹粘合剂，并牢固地连接部件的时间有限。几乎没有容错空间，所以使用了Thermwood Corporation的LSAM垂直层打印技术。

△左图，由张紧的钢索代替绑带。中，将粘合剂涂在分离的零件上。右图，前表面测量精度在+/- 0.005英寸以内。

最后需要手工仔细地安装这些部件。在这之后，一个部件连接到机械工作台，另一个连接到移动垂直工作台。然后，垂直台驱动器将零件分开约20英寸，涂上胶粘剂后，将零件完美对齐。

尽管已经完成这一壮举，但对于整个测试来说，这只是第一步，还需要进行额外的测试，并收集更多数据。但它确实可以证明，使用当前可用的材料和设备，可生产大型3D打印拉伸成型工具。