雖然3D打印在工程機(jī)械領(lǐng)域還沒有進(jìn)入到生產(chǎn)層面的應(yīng)用，然而從卡特彼勒到博世力士樂都在積極地運(yùn)用這一技術(shù)提升效率、降低成本以及打造核心競爭力。從訂制工裝夾具，到快速原型以及零件鑄造上游的砂模打印，3D打印在工程機(jī)械發(fā)揮越來越多的作用…
卡特彼勒
工程機(jī)械巨頭卡特彼勒在1990年就建立了快速原型實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室使用了大量的增材制造技術(shù)來生產(chǎn)推土機(jī)、挖掘機(jī)以及其他設(shè)備的零件，而且還為車間的員工制造工具?，F(xiàn)在該實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)并入卡特彼勒新成立的增材制造集團(tuán)，使用增材制造過程包括FDM,SLA, SLS來生產(chǎn)測(cè)量工具、展示模型，組裝夾具，手工具以及其他的功能部件：
測(cè)量工具 卡特彼勒發(fā)現(xiàn)一系列的測(cè)量工具的需求是可以通過3D打印塑料來滿足的。例如，公司需要生產(chǎn)測(cè)量工具來測(cè)量零件的磨損程度，包括挖土斗的“牙齒”磨損情況，通過3D打印的輔助測(cè)量工具可以在野外直接測(cè)量磨損程度，并且這些塑料3D打印制品的精度和金屬測(cè)量工具的精度一樣，這些輔助工具可以一個(gè)晚上就生產(chǎn)出來，僅僅耗費(fèi)大約40～50美金的塑料材料，不僅節(jié)約材料而且節(jié)省時(shí)間。
模具 卡特彼勒生產(chǎn)自己的硅掩蔽，這些掩蔽包括接口和其他形狀的硅掩蔽以保護(hù)像噴涂這樣的過程中的那些不需要噴涂的洞口或者口袋。之前，員工臨時(shí)建造崖金屬模具，這些金屬模具重又尖銳，并且經(jīng)常出報(bào)廢。卡特彼勒增材制造組通過3D打印聚碳酸酯來代替金屬，獲得更輕，更穩(wěn)定的模具。僅這項(xiàng)調(diào)整就為卡特彼勒年節(jié)約2萬7千多美金。
生產(chǎn)模型 卡特彼勒發(fā)現(xiàn)在開發(fā)新產(chǎn)品的時(shí)候，3D打印可以加速和優(yōu)化新產(chǎn)品開發(fā)速度和流程。拿履帶式推土機(jī)連接組件來說，通過3D打印ABS聚碳酸酯的輕量化零件使得Caterpillar員工無需等待沉重的鍛造零件就可以開始三坐標(biāo)測(cè)量程序。這項(xiàng)調(diào)整為卡特彼勒年節(jié)約16萬美金。
博世力士樂
博世力士樂的產(chǎn)品重在設(shè)計(jì)和細(xì)節(jié)，一個(gè)系統(tǒng)通常由許多部件組成。細(xì)節(jié)的把控是重中之重，博世力士樂在德國自1850年就有自己的有色金屬鑄造工廠。然而，隨著組織的重點(diǎn)放在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成品上，零件原型和更短的生產(chǎn)期是鑄造廠最主要的發(fā)展方向。
在液壓系統(tǒng)中，那些新的設(shè)計(jì)，需要滿足客戶的多種功能要求，就需要更復(fù)雜的鑄件，博世力士樂對(duì)鑄造的靈活性和成本意識(shí)提出了更高的要求。而3D砂模打印技術(shù)有助于實(shí)現(xiàn)這些更高的要求,3D砂模打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是速度快，不用投資木模和金屬模，自由造型使得砂芯的設(shè)計(jì)越復(fù)雜，越適合用3D打印技術(shù)。
博世力士樂已采用兩臺(tái)ExOne公司的增材制造系統(tǒng)用于快速原型制造，一臺(tái)使用呋喃樹脂，另一臺(tái)使用酚醛樹脂作為添加劑，這兩臺(tái)設(shè)備用于執(zhí)行復(fù)雜的幾何尺寸和形狀的設(shè)計(jì)，砂模的精確度高，一致性好，速度快，交付期短，再次增強(qiáng)了博世力士樂的研發(fā)實(shí)力。
液壓系統(tǒng)由于其復(fù)雜的管道設(shè)計(jì)在用傳統(tǒng)的金屬切削方法加工的時(shí)候受到傳統(tǒng)加工方式的局限性限制。3D打印高度的靈活性恰恰可以解決傳統(tǒng)方式的局限性，帶來更靈活的設(shè)計(jì)空間。選擇性激光熔化(SLM)技術(shù)使得設(shè)計(jì)者通過3D打印的方式實(shí)現(xiàn)液壓性能顯著增加。最近，在歐盟資助的CompoLight項(xiàng)目中，研究人員通過EOS的型號(hào)為EOS M270 system的3D打印機(jī)在液壓管件的研發(fā)上獲得突破性成功。
使用3D打印的方法，可以幾乎不受加工限制，具有高度靈活性，根據(jù)流量的仿真結(jié)果對(duì)液壓流體的流動(dòng)進(jìn)行了內(nèi)部通道設(shè)計(jì)的改進(jìn)，可以精確的加工復(fù)雜的橫截面幾何輪廓。3D打印加工出來的管件的壓力損失減少到常規(guī)制造的管件的壓力損失的20%。此外，3D打印出來后不需要任何后期處理，表面質(zhì)量足夠好，可以直接與法蘭連接。即使在1400 bar的壓力測(cè)試中，3D打印零件無塑性變形、無滲漏現(xiàn)象發(fā)生。
