蔡司：案例分享：3D模型是增材制造的核心

系统/应用：ZEISS COMET

领域：金属和塑料组件的增材制造

客户：JP3D TecVision GmbH & Co. KG

任务

在德国东南部的施特劳宾镇，创新不仅仅是一个流行语，它渗透在整个公司的商业活动领域。JP3D TecVision在特殊机械制造、自动化和机器人领域已经成功运营了20多年。JP3D TecVision成立的目的旨在专注于创新制造技术和开发新的商业模式。JP3D TecVision增材制造部门负责人Roman Lengsdorf博士解释说:“我们决定投资未来，增材制造无疑是未来的技术。”。自2016年以来，Lengsdorf和负责设计和技术的同事一直在应对这些全新的挑战。特殊且令人兴奋的客户订单要求他们利用他们的技术知识、创造力和勇气尝试新事物。

该公司已经为其客户制造了大量不同寻常的产品。Lengsdorf说:“几何形状越复杂，集成到组件中的功能越多，增材制造就越合适。”。JP3D TecVision使用塑料和金属制造印制部件，具体取决于预期用途和客户需求。该部门的负责人解释说:“我们主要关注金属，它们用于我们四分之三的印制部件。”。他手里拿着一个复杂的组件，一种用于食品行业的铰链。看着这个部件，您会注意到许多角度和不同的层。Lengsdorf说:“用传统方法制造这样的东西非常昂贵，因为这需要大量的机械加工时间。”必须铣削金属块以创建铰链，并使用CAD数据编写用于CNC加工机械的程序。然而，通过增材制造，只需读入CAD数据。操作员只关注打印组件的最佳方式。客户收到的报价大幅降低，反映了采用这种方式节省的时间。到目前为止，一切都好。然而，食品行业在尺寸和公差方面也有严格的要求。这些必须用测量报告来验证。

▲3D打印的金属铰链有点挑战性：许多角落和不同的层必须完全正确。

▼测量报告必须确认距离和尺寸是否正确。JP3D TecVision使用ZEISS COMET检查零件。

▲ZEISS COMET创建了一个3D模型，这样扫描的组件可以用一个精确的点云显示出来，然后进行检查。

▼ZEISS colin3D软件中的假色比较显示该组件是否在公差范围内。在这张图片中一切都很好。

解决方案和产品

蔡司三坐标测量机ACCURA的接触式测量给JP3D留下了非常好的印象。JP3D TecVision希望使用光学测量系统来保证质量。Lengsdorf第一次看到蔡司COMET时就被它打动了。“我只是想看看这个解决方案在我们的工厂会如何运作，”他说。由于该系统的便携性，在Straubing的测量实验室中设置3D传感器仅需一个小时。这就是作出决定所需要的一切： “我们印象非常深刻，所以我们尽快订购了一台。”速度是这次购买的另一个重要原因：通过每秒捕获125万像素，光学条纹投影仪可以在保证精度的情况下快速捕获数据。Lengsdorf说：“我们以高质量组件的形式将这些好处传递给我们的客户。”。他还透露母公司不止一次使用蔡司系统。在这里，系统的移动性让它在竞争中占据优势：将它从一个生产大厅运送到下一个生产大厅是轻而易举的事情，并且在快速校准后就可以使用。

根据Lengsdorf的说法，公司不同部门的多名员工可以使用3D传感器工作，这在很大程度上是因为易用性和直观的软件蔡司colin3D。“这些不同组件一起工作的方式非常棒：一款可以提供干净数据的用户友好型系统。一切都很简单快捷，您还有什么不满意的呢？”即使是间歇使用该系统的员工也能够毫无困难地操作它。作为小公司，JP3D TecVision保持敏捷非常重要，尤其是在创新制造方法方面。“每当我们对扫描或技术问题提出具体问题时，蔡司都会立即帮助我们。质量和服务是他们的首要任务，就像在我们公司一样。”Lengsdorf说。

在JP3D TecVision，服务也意味着为客户承担特殊的挑战，比如为一辆旧Vespa重建保险杠。“我们在使用ZEISS COMET进行逆向工程应用方面非常成功，”Lengsdorf说。因此，已经损坏并且不再制造的零件可以用传感器扫描，并使用软件编辑。这样，零件甚至可以通过消除弱点来改进。“蔡司系统非常快速，我们可以在45分钟内扫描保险杠。有了这个精确的文件，我们能够立即开始并呈现结果。当然，我们的客户印象非常深刻。”

客户的收获

基于保险杠的3D模型，可以用塑料打印一个新的。“3D打印过程的一个主要好处是它可以自动运行。因此，如果我有一台机器在夜间运行，第二天时就会生产出成品零件。”部门负责人表示。我们决定不再使用金属制造保险杠，因为它只是一种装饰性的元素，并尽可能降低成本。这在光学上没有区别，因为后来在塑料印制部件上镀了铬。

▲逆向工程使工程师能够专注于所有微小的细节：Roman Lengsdorf是该部门的负责人，他和他的同事使用3D模型检查最佳制造。

▼在镀铬之前，他们确保印刷的塑料零件——旧Vespa的保险杠——在形状、外观、尺寸和其他细节上与原件相同。

金属打印最常用于必须极其稳定、持久且具有特殊功能的零件。喷嘴是一个很好的例子：内部变得非常热，这就是为什么冷却盘管集成在组件中以确保恒温的原因。印刷3D金属零件的金属粉末层层堆积。激光束将组件的轮廓精确地融合在CAD文件中定义的那些区域中。“增材制造部件极其稳定。事实证明，它们的密度约为传统制造产品的99%。”Lengsdorf说。

▲准备使用金属3D打印机，其可以制造出与传统制造方法等同的增材制造部件。

▼使用金属粉末时，职业安全至关重要。没有穿戴防护服和面罩，员工不可以接近打印机。

▲增材制造可以制造各种各样的组件，所有这些都是定制的，精确满足客户的需求。

▼JP3D TecVision的增材制造部门负责人Roman Lengsdorf说：“我们的蔡司3D扫描仪是对未来的投资。”

Lengsdorf仍然认为这项新制造技术存在一些障碍：设备昂贵，没有足够的员工具备必要的技能和资格。“3D打印需要你彻底进行创新思考。直到有了成品零件，才可以对现有的一大块材料进行铣削或车削。相反，你一层一层地创造一些全新的东西。增材制造很像儿童建造沙堡，尽管一次只能用一粒沙子。这需要创造力以及空间和逻辑思维。”例如，从哪一侧构建零件至关重要，就像有效使用构建板来同时打印尽可能多的零件一样。该行业刚刚开始培训下一代合格员工：“目前正在开发新的研究课程，”Lengsdorf解释说，他的声音充满了激动。同时，他也为他的员工感到高兴：“他有必要的好奇心，并对采用创新材料和方法进行实验感到兴奋。”

这些品质是绝对必要的，因为趋势显而易见。将越来越多的功能集成到单个组件中会增加几何复杂性。拥有自然科学背景的Lengsdorf预测说：“我们将用仿生设计制造越来越多非常轻的零件。”。出于这个原因，他和他的雇主JP3D TecVision都相信，“鉴于几乎无数的机会，增材制造商业模式将继续增长。”而增长正是JP3D TecVision所计划的。该公司打算在未来三年扩充员工人数。对于Lengsdorf来说，可靠、强大的设备是过程的关键部分：“借助蔡司COMET，我们发现了一种驱动我们不断创新向前的工具。”

优势/说明

• 简化、极其灵活而且精确、快速的质量保证过程

• 逆向工程允许制造3D模型

• ZEISS colin3D软件简单易用，精确度高

（ 蔡司工业测量 ）

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