自人类首次登上月球以来已经过去了半个多世纪，月球任务仍然是一项充满挑战的任务。但随着3D打印技术为快速产品开发和新颖的质量减轻方法打开了大门，太空探索得到了新的推动。如今，增材制造公司是月球任务中的宝贵盟友。
Oqton
其中一个例子是太空推进解决方案提供商 Agile Space Industries。该公司总部位于美国，生产推进器和火箭发动机，提供从设计、3D 打印服务、减材制造到测试能力的一切服务。
他们的客户包括像 Astrobotic 这样的月球探索公司，其 Griffin Mission One 计划于 2024 年向月球南极运送 NASA 漫游车，以及旨在数据准备可持续的地球和月球生态系统的 ispace。以及其他几个月球任务。
增材制造是火箭推进器和发动机的先进制造方法之一。“对于太空应用的发动机部件，重量是一个重要因素，”Agile Space Industries 的高级增材制造工程师达斯汀·克劳斯 (Dustin Crouse) 表示：“增材制造为设计空间带来了无限的可能性。它使我们能够大幅减少质量并快速迭代新设计。”
公司依靠 Agile Space 快速获得最先进的解决方案。“我们可以在几周内完成从设计、制造到组装和热火测试的整个过程。传统上，完成一次设计迭代需要数年时间，”克劳斯解释道。“我们的工程师发布设计两天后，我们就可以制造竣工零件。这真是令人难以置信。”
Agile使用Oqton 的工业3D打印软件3DXpert来高效生产3D打印零件。
确保生产的可追溯性
事实证明，该软件对于保持数据准备之间的一致性至关重要。当开发工程师将零件交给生产工程师进行数据准备准备时，最好的做法是“锁定”一组参数并限制可以更改的内容，以确保零件保持不变。
在Agile，生产工程师在“操作员”环境中获取文件，这是一个他们可以移动零件、删除组件和更新序列号的工作空间，但其他软件功能被锁定。“这使我们能够将数据准备准备工作交给操作员，而不必担心他们可能会意外更改零件的打印方式，”克劳斯解释道。
使用操作符还可以节省重新切片的时间。“当您在常规3D打印环境中更新序列号时，您必须重新切片零件 – 这可能需要几个小时。在 3DXpert 中，您可以在操作员环境中打开已切片的零件，只需重新切片零件标签即可。只需几分钟，”他补充道。
“我们目前正在研究需要一个半小时才能切片的大型部件。如果每次更改序列号时都必须迭代并重新切片整个组件，则需要额外的一个半小时。使用Oqton系统，只需几分钟，”克劳斯解释道。
切片并忠于设计
Agile Space Industries 增材制造总监 Kyle Metsger 指出了 3DXpert 为其切片流程带来的多项优势 – 节省时间、消除可变性和降低硬件要求。这些源于一项功能：使用3D打印机指定格式，对三维模型进行切片计算。
其他3D打印软件需要用户将模型转换为 STL 文件才能进行切片。这曾经给 Metsger 带来了许多操作难题，其中最大的问题之一是对原始几何形状的转换误差。
“我们的每一个组件都具有精细的通道、精细的特征和严格的公差。当您采用 CAD 模型并将其转换为STL时，您会创建原始几何形状的近似值、这个会带来误差。由于我们正在3D打印直径数千的孔和通道，因此尺寸变化很难控制。”Metsger 解释道。
” 转换为STL会导致几何图形出现偏差，这也意味着您正在以未知的方式重新定义特征。这是一种风险，但是在使用3DXpert时根本不需要处理这种风险。”
Benjamin Graybill
Senior additive manufacturing engineer,
Agile Space Industries
修复STL是可能的解决方法，但根据 Metsger 的经验，编辑客户几何图形很难确保完全满足法规要求。
Agile Space的高级增材制造工程师本杰明·格雷比尔 (Benjamin Graybill) 强调，变化会导致其他重大问题。“转换为STL会导致几何图形出现偏差，这也意味着您正在以未知的方式重新定义特征。这是一种风险，但我们在 3DXpert 软件中根本不需要处理这种风险，”他说。
“我们所有的产品都是性能驱动的，但性能本质上来自于功能。我们越忠实地数据准备这些功能，即使在精细的分辨率下，我们就越能代表设计，”格雷比尔补充道。
快速数据准备
最大的改进之一是切片时间、硬件要求和小文件大小。
由于许多内部功能和高分辨率，Agile Space Industries 制造的许多组件都有一个非常“强大”的CAD模型。复杂的CAD几何形状会产生大型STL文件。大的STL文件需要大量RAM。
“当您将我们的一个CAD模型转换为STL时，它可能会达到1GB或更大。该大小的文件的硬件要求逐渐增加。我们曾经遇到过这样的情况：在数据准备软件中移动文件，并且加载需要20分钟。在3DXpert中，您可以对原生 CAD模型进行切片，并且 RAM 要求要小得多，”Metsger解释道。
当他们在没有使用3DXpert软件的情况下3D打印4英寸推进器喷射器组件时，数据准备需要14小时，并且STL文件中存在1到5微米的偏差，具体取决于分辨率。
这对他们的工作流程产生了重大影响。“我们过去常常在工作日进行数据准备，然后让计算机通宵运行来对文件进行切片。我们无法在同一天3D打印该零件。借助3DXpert软件，我们发现从数据准备准备到机器的总时间减少了 60% 到 70%。”Metsger 补充道。
” 我们过去常常在工作日进行数据准备，然后让计算机通宵运行来对文件进行切片。我们无法在同一天打印该零件。借助3DXpert软件，我们发现从数据准备准备到机器运行的总时间缩短了60%到70%。”
Kyle Metsger
director of additive manufacturing,
Agile Space Industries
两个生产基地，一个数字线程
3DXpert 的另一个重要优势是可以轻松地为在不同位置运行的项目创建单个连续的数字线程。
Agile Space Industries 在宾夕法尼亚州芒特普莱森特和科罗拉多州杜兰戈的两个工厂生产零部件。格雷比尔认为，两个站点之间的顺畅通信和文件传输是其运营不可或缺的一部分：“当您创建关键任务组件时，即使是数字线程中的小错误也是不能容忍的。我们需要在整个制造过程中建立一条无懈可击的数字主线。”他解释道。
“3DXpert 软件减少了数字线程中的痛点和瓶颈。将我们所有的数据准备工作集成到一个软件中，简化并减少了转换过程或团队之间简单交接中发生错误的可能性。”Graybill 补充道。
金属3D打印机和3DXpret集成
总体而言，Agile 的增材团队发现3DXpert的功能优于其他3D打印软件，因此他们决定在正式集成之前将其应用到所有四台通快 TruPrint 金属3D打印设备上。
他们与3DXpert 团队携手合作，从头开始数据准备 TruPrint 1000、2000 和 5000 3D打印设备的处理环境。“我们从请求 3DXpert 帮助将软件与我们的机器集成到在几周内全面实施。这不仅证明了他们的技术专长，也证明了他们对客户的价值。”克劳斯补充道。
如今，3DXpert软件和通快TruPrint 设备集成提供了无缝的增材制造工作流程，使更广泛的组织能够进行工业规模的3D打印。
但关系并没有就此结束。Agile 和 3DXpert 团队定期会面讨论用户驱动的改进。Crouse 赞扬 3DXpert 的客户服务，“软件提供商并不经常与其客户进行个人接触。如果我打电话，他们就会接听。我可以信赖 Oqton 团队会认真对待我的要求，这体现在我们所看到的持续流程改进中。”
Agile Space 认识到他们只触及了3DXpert软件功能的表面。他们相信与 3DXpert 的合作将使他们能够快速实现新功能，并为他们提供超越竞争对手的领先优势。
关键要点
- 节约 60%～70% 3D打印数据处理时间
- 通过直接从CAD模型进行切片来避免设计——制造误差
- 压缩复杂推进器模型数据的大小
Oqton 基于3DXpert软件发布的《增材制造设计手册》。
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