多年來(lái)，線束制造商僅將3D打印用于基本夾具和工具、原型應(yīng)用或?qū)Τ善肪€束進(jìn)行連續(xù)性測(cè)試所需的連接器。不過(guò)，現(xiàn)在，3D打印機(jī)供應(yīng)商已經(jīng)推出了機(jī)器，使公司能夠經(jīng)濟(jì)地打印各種連接器和固定裝置。

“能夠定制我們3D打印的線束組件是一個(gè)很大的好處，但還有其他好處，例如糾正缺陷和更快地完成項(xiàng)目，”制造電線的ElectrexI工程服務(wù)總監(jiān)Tim Buhler承認(rèn)自1970年代后期以來(lái)，越野車和公路專用卡車的線束很難制造。

“提高線束質(zhì)量的需求是我們開(kāi)始3D打印零件的主要原因，包括測(cè)試夾具、將電線固定到板上的夾子，以及幫助組裝人員定位、定向和識(shí)別線束上的連接器的支架?！?/p>

3D打印還使Electrex能夠幫助其客戶。例如，去年，該公司為生產(chǎn)拖拉機(jī)的優(yōu)先客戶打印了一種獨(dú)特的連接器，用于對(duì)線束進(jìn)行功能和連續(xù)性測(cè)試。這提高了線束的質(zhì)量。

直到最近，只有汽車和航空航天等成熟行業(yè)的制造商使用3D打印來(lái)發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)在，線束制造商也在做同樣的事情，鑒于影響制造的供應(yīng)鏈問(wèn)題，時(shí)機(jī)再好不過(guò)了。

3D打印的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)——例如節(jié)省金錢和時(shí)間，以及享受更大的設(shè)計(jì)自由度和材料靈活性——吸引裝配商與其他制造商一樣多。但是，增材制造也使線束裝配商每天減少對(duì)第三方零部件供應(yīng)商的依賴。

聽(tīng)Stratasys商業(yè)應(yīng)用工程師Allen Kreemer說(shuō)，僅使用3D打印來(lái)制作原型連接器的日子已經(jīng)一去不復(fù)返了。他說(shuō)，得益于2021年7月推出的StratasysH350機(jī)器，線束制造商現(xiàn)在可以按需生產(chǎn)高質(zhì)量的連接器。

“H350使用的先進(jìn)技術(shù)已經(jīng)投入使用近15年，從本世紀(jì)初在拉夫堡大學(xué)完成的研究工作開(kāi)始，”Kreemer解釋道?！暗?，直到最近幾年，它才準(zhǔn)備好用于線束和其他市場(chǎng)。其中包括汽車、白色家電、電子產(chǎn)品、重型設(shè)備和休閑車行業(yè)?！?/p>

Stratasys的商業(yè)應(yīng)用工程師Alec Logeman指出，H350的關(guān)鍵是其選擇性吸收融合（SAF）技術(shù)。SAF使用反向旋轉(zhuǎn)的滾筒將粉末層涂覆到打印床上，然后使用吸收液對(duì)零件層進(jìn)行成像。然后通過(guò)使紅外燈在整個(gè)印刷床跨度上通過(guò)，這些層被熔化和熔合。

工業(yè)級(jí)壓電打印頭將流體應(yīng)用于指定區(qū)域，以創(chuàng)建每個(gè)零件的橫截面。該過(guò)程始終在整個(gè)打印床上以相同的方向執(zhí)行，以提供均勻的熱體驗(yàn)和零件一致性，無(wú)論它們?cè)跇?gòu)建中的位置如何。

“制造商可以根據(jù)他們想要的任何引腳數(shù)定制任何形狀的打印連接器，”Logeman說(shuō)。“印刷連接器主體取代了通常注塑成型的連接器，并且插針在單獨(dú)的過(guò)程中插入。

“在H350上，其大型工作范圍（315x208x293毫米）使公司能夠在13小時(shí)內(nèi)3D打印多達(dá)200個(gè)標(biāo)準(zhǔn)三引腳Molex型連接器，”Logeman繼續(xù)說(shuō)道?！霸谕豢臻g內(nèi)可以打印近400個(gè)較小的連接器。生產(chǎn)量會(huì)因最終用戶而異，但無(wú)論公司是每周還是每年打印數(shù)千個(gè)連接器，打印機(jī)都具有成本效益?！?/p>

對(duì)于H350，Stratasys使用第三方認(rèn)證的粉末材料PA11，而不是樹(shù)脂或燈絲。PA11是一種生物基塑料，由源自可持續(xù)蓖麻油的可再生原料制成。

“要在切換到3D打印時(shí)獲得最佳生產(chǎn)零件，請(qǐng)考慮將設(shè)計(jì)用于增材制造實(shí)踐，”Kreemer建議道。“在調(diào)整現(xiàn)有設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)施這些策略可以使零件制造得更快、更便宜、更好。”

組裝人員在組裝過(guò)程中使用各種類型的固定裝置將線束安裝到電路板上。一種類型是每個(gè)連接器都插入其中的塑料支架或蓋子。

惠普公司AMS地區(qū)業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)經(jīng)理Isabel Sanz表示，惠普的JetFusion5200和5210型號(hào)非常適合3D打印連接器支架。兩臺(tái)機(jī)器都使用Multi-JetFusion（MJF）技術(shù)進(jìn)行大批量生產(chǎn)。MJF具有一個(gè)帶有打印頭的可拆卸構(gòu)建單元，該打印頭一次將熔合劑噴射到二維層（0.003英寸厚）形狀的粉末（PA11或PA12）表面上。然后紅外燈加熱并熔化粉末，然后沉積另一層粉末，并重復(fù)該過(guò)程。

每臺(tái)打印機(jī)的工作范圍為15x11x15英寸，噴射系統(tǒng)每英寸每秒可精確噴射3000萬(wàn)滴定影劑。根據(jù)需要，打印頭可以將細(xì)化劑涂抹在預(yù)期定影區(qū)域旁邊的區(qū)域上，以防止熱滲出并提高零件性能。該代理還產(chǎn)生諸如圓形邊緣之類的特征，以防止線束裝配期間電線和連接器損壞。

Stratasys商業(yè)應(yīng)用工程師Alec Logeman指出，H350的關(guān)鍵是其選擇性吸收融合（SAF）技術(shù)。SAF使用反向旋轉(zhuǎn)的滾筒將粉末層涂覆到打印床上，然后使用吸收液對(duì)零件層進(jìn)行成像。然后通過(guò)使紅外燈在整個(gè)印刷床跨度上通過(guò)，這些層被熔化和熔合。

“任何一種型號(hào)都可以在一個(gè)打印作業(yè)周期內(nèi)打印多達(dá)184個(gè)支架，其中包括11小時(shí)的打印，然后是36小時(shí)的冷卻，”Sanz解釋道?！拔覀兊臏y(cè)試和研究表明，印在5200系列上的支架可將交貨時(shí)間從2周縮短到6周，縮短到1天。當(dāng)以每天250到300個(gè)的速度制造時(shí)，持有者的成本從每部分6美元到7美元不等。與CNC加工的刀柄相比，這意味著最多可節(jié)省75%。”

Electrex在其北美地區(qū)（運(yùn)營(yíng)著12臺(tái)2D和3D打印機(jī)堪薩斯州3臺(tái)，墨西哥9臺(tái)），以生產(chǎn)各種夾具和連接器支架。其主要打印機(jī)是Comgrow制造的CrealityEnder5Plus模型，該模型使用熔融沉積建模（FDM）工藝。打印機(jī)將熔化的長(zhǎng)絲材料（逐層沉積在構(gòu)建平臺(tái)上，直到部件完成。

“我們的大部分零件都使用標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)成打印機(jī)，”Buhler指出?！八鼈兊某叽缱畲鬄?2平方英寸，大多數(shù)部件的尺寸小于6平方英寸，小到1平方英寸?！?/p>

線束制造商Cesar-ScottInc.（CSI）也依賴基于FDM的3D打印機(jī)來(lái)生產(chǎn)連接器支架。他們的Atom工業(yè)打印機(jī)（來(lái)自TCCPrint）在12英寸見(jiàn)方的工作臺(tái)內(nèi)制造PLA或丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）部件。

CSI成立于1988年，從1994年開(kāi)始生產(chǎn)線束，從2012年開(kāi)始生產(chǎn)開(kāi)關(guān)線束。這種類型的線束為燃?xì)庠?、燒烤和燃?xì)饪炯芤约捌渌娖魃系碾娮踊鸹K供電。

“自2015年以來(lái)，我們一直在3D打印我們的大部分原型開(kāi)關(guān)，以及連接器支架、夾具、固定裝置以及機(jī)器安全防護(hù)裝置和備件，”所有者兼聯(lián)合創(chuàng)始人C.Gustavo Farell解釋道?！叭ツ?，我們制造了近500，000根線束，每根線束都有4到5個(gè)開(kāi)關(guān)和2到10根電線。對(duì)我們來(lái)說(shuō)，使用3D打印的主要好處是它加快了失敗的速度，”Farell繼續(xù)說(shuō)道。“我的意思是，我們打印錯(cuò)誤零件的速度越快，我們就可以為正確的零件制造用于生產(chǎn)的模具，效率和成本效益就越高。平均而言，大約需要3次嘗試才能做到正確。”

Farell說(shuō)CSI以多種顏色打印支架以匹配連接器的顏色。這有助于確保組裝人員將正確的連接器放置在支架中，并將正確的電線放置在連接器中。顏色包括白色、透明白色、黑色、紅色、藍(lán)色和綠色。大多數(shù)支架是一到兩平方英寸，但可以大到八平方英寸。

CSI在其線束中使用的一些開(kāi)關(guān)由第三方打印并寄回。Farell表示，這些開(kāi)關(guān)需要通過(guò)立體光刻（SLA）印刷工藝安裝到PCB上。

該過(guò)程及其設(shè)備可確保開(kāi)關(guān)滿足機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)的更高溫度和分辨率要求。低端設(shè)備可能并不總是滿足這些要求。這項(xiàng)工作由多家公司以及德克薩斯大學(xué)埃爾帕索分校的3D工程和增材制造技術(shù)中心完成。

Stratasys的H350和OriginOne打印機(jī)都可以3D打印連接器支架。后一種型號(hào)支持高達(dá)192x108x370毫米的零件尺寸，并可打印尺寸小于50微米的細(xì)節(jié)。

經(jīng)認(rèn)證的第三方材料包括工業(yè)樹(shù)脂，以及耐高溫、耐用的彈性體、通用和醫(yī)療級(jí)材料。OriginOne的可編程PhotoPolymerizationP3軟件精確地協(xié)調(diào)光、溫度、拉力和氣動(dòng)，以優(yōu)化零件質(zhì)量。

幫助線束安裝的配件也可以進(jìn)行3D打印。其中包括夾具、支架、安裝支架和布線輔助工具。

最近，電纜管理專家Hellermann Tyton（HT）聘請(qǐng)F(tuán)ast Radius來(lái)3D打印自定義布線輔助設(shè)備，HT工作人員將這些輔助設(shè)備連接到成品線束上，以便于安裝在車輛中。輔助設(shè)備的大尺寸和復(fù)雜性迫使HT工程師將設(shè)計(jì)分成多個(gè)較小的部分，然后在HPJetFusion機(jī)器上打印。

HT的產(chǎn)品設(shè)計(jì)師Ethan Fish表示，F(xiàn)astRadius僅在六周內(nèi)就為第一次運(yùn)行提供了3，000多個(gè)部分。HT工人隨后將這些零件組裝成1，235個(gè)零件。每個(gè)打印部分的長(zhǎng)度接近13英寸，最終組裝出來(lái)的長(zhǎng)度接近46英寸。

為該項(xiàng)目雇用FastRadius幫助HT為其汽車客戶消除了注塑模具和試驗(yàn)的前期成本。HT還節(jié)省了近兩個(gè)月的項(xiàng)目交付時(shí)間和近100萬(wàn)美元的項(xiàng)目總成本。

一些組件供應(yīng)商更喜歡自己進(jìn)行3D打印。例如，TEConnectivity最近應(yīng)航空制造商的要求為其D369連接器設(shè)計(jì)并3D打印了一個(gè)原型安裝支架。支架與安裝在飛機(jī)外殼內(nèi)的連接器正確且牢固地匹配。

除了快速需要支架外，制造商還要求它由航空級(jí)材料制成，精度為±0.002英寸。持有人還必須通過(guò)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的適航性和環(huán)境測(cè)試，以防止在各種操作條件下發(fā)生故障。

由于過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)，TEConnectivity的工程師在該項(xiàng)目中使用了Stratasys OriginOne。與此同時(shí)，Stratasys的專家與Henkel Loctite合作開(kāi)發(fā)了一種用于該應(yīng)用的阻燃光聚合物。

審核編輯 ：李倩