增材制造的前沿技术为寻求制造流程的转变和新产品的创造提供了无限可能。各种公司若是想踏入增材制造领域，首先要做的事情就是投入巨资购买最新的3D打印机，然后想办法将它们整合到公司的运营中。但3D打印机在许多工业应用中的吞吐量很低，不适合批量生产。由麻省理工学院教授 John Hart 创立的 VulcanForms公司正提供数字制造服务，以大规模构建工业产品。VulcanForms公司将协助客户进行材料选择和产品设计，然后在其生产车间打造可扩展的制造工作流程。
每个工作流程的核心都配备专有的激光粉末床熔合 (LPBF) 金属 3D 打印机，它使用一系列可控的激光束来生产具有复杂设计的高性能金属零件。这些打印机可以通过数字控制设备与VulcanForms的加工、机器人技术和后处理设备集成在一起，该数字线程还可以在零件生产时对其进行监控。
Hart表示：“LPBF技术在喷气发动机燃料喷嘴和整形外科植入物等多种应用中起到了很大的作用，但它一直没有更加深入的发展。VulcanForms看到了实现工业规模增材制造并将其与数字生产系统集成的巨大市场机会。”
VulcanForms 目前正在为医疗、国防、半导体和航空航天行业的公司生产零件，在几天内将设计转化为成品零件。创始人表示，VulcanForms 的质量超过了钛、镍基合金和高级钢合金等材料的行业标准。
VulcanForms目前正在马萨诸塞州德文斯和纽伯里波特完成其前两个数字制造设施。完成后，Devens工厂除了具有后处理能力外，还将容纳数十个公司的增材制造系统。创始人表示，这些系统将使德文斯成为世界上产量最高的金属增材制造工厂。纽伯里波特工厂专注于精密加工、工业自动化和装配操作。VulcanForms 将这些技术与数字主线相结合，正在构建基于美国的数字制造基础设施，该基础设施将定义产品的设计、制造和交付方式。
3D打印应用于工业生产中
Hart称他进入增材制造领域是偶然的，这一切源于2013 年，一位同事邀请他为麻省理工学院的先进制造与设计工程硕士课程授课。“我不记得是什么促使我提议将课程重点放在增材制造上，因为我还没有在该领域进行研究，这堂课是我用来探索新兴趣并激发学生热情和好奇心的实验。”
Feldmann是该班的一名学生，当时他正在麻省理工学院学习第一个学期。基于项目的课程要求学生测量 3D 打印部件的精度，改进其性能。Feldmann说：“麻省理工学院会教授学生技术性很强但非常适用的东西，在麻省理工学院，学习增材制造不仅仅是计算事物，它还提供动手操作打印机的机会，这里有熔融沉积打印机，我真的很喜欢这种课程设置，它为行业和初创公司的领先研究工作做好准备。”
获得学位后，Feldmann成为研究专家，研究纳米材料和电池电极。但Feldmann和Hart继续集思广益，使增材制造更具工业相关性。最终，他们决定建造一种新型 LPBF 金属打印机，使大量激光器能够同时运行，从而在提高产量的同时保持成品零件的质量。
“我们的目标是重新设计 LPBF 工艺，并以一种能够实现更高、更一致的质量的方式进行，我们认为这是增材制造工业化的主要障碍。”Hart说。
考虑到这一使命，Feldmann 和 Hart 决定迈出一大步，开始建立VulcanForms，Feldmann 在开发第一台打印机原型时用了将近两年的时间。如今，该公司的打印机在每一层中使用数百条焊接轨迹，激光通过这些轨迹同步移动，这些激光器共同提供高达100千瓦的功率。VulcanForms 的生产铸造厂还包括 CNC 加工和后处理设备。
Hart 说：“从一开始，我们就将 3D 打印视为数字制造的基石，其中软件和硬件协同工作以编码和执行生产指令，构建的软件允许每个部分在每一层的每个体素中局部接收相同的温度。能够增加产品的生产速率，同时保持生产的一致性。”
帮助3D打印发挥其潜力
2021年，一家超级计算机制造商为其处理器中的冷却组件使用了 VulcanForms 设计。包含数十个微观通道的钛部件非常复杂，只能使用增材制造来制造。正如《纽约时报》 报道的那样，两天后 VulcanForms将其成功制造了出来。VulcanForms 还为航空和国防承包商生产医疗植入物、工业工具和轮胎模具以及组件。Feldmann 认为增材制造带来的创新推动了许多行业的技术进步。该公司还将数字生产技术推动的制造业转型视为美国改善经济繁荣及其创新生态系统的机会。
Hart 说：“VulcanForms 认为，美国最大的机会之一是围绕数字生产系统重建其工业生态系统，数字优先生产技术，包括增材制造和自动化精密加工，可实现更具创新性、资源效率更高且更具弹性的供应链。制造业的创新是美国经济的支柱。”
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