中国3D打印机网清粉专家Solukon：如何评估增材制造后处理流程中可衡量的关键指标
导读：谈到增材制造工作流程，终端用户可能难以真正量化地了解解决方案对生产的影响。对于增材制造后处理解决方案而言尤其如此，这些解决方案通常被考虑采用，以促进规模化并最大限度地减少人工劳动、较长的交付周期及瓶颈。或许没有人比德国除粉解决方案专家 Solukon更了解这一点，它深谙增材制造用户的需求，并了解现有的后处理解决方案（包括自身的解决方案）如何满足这些期望。
如今，Solukon
提供全面的除粉产品组合，包括适用于金属和聚合物粉末增材制造的硬件，以及可实现全自动除粉的先进数字工具。尤其值得一提的是他们的 SPR
Pathfinder
软件工具，可根据零件的几何形状生成定制的除粉动作序列。该工具不仅对于高效去除复杂几何形状中的粉末至关重要，而且对于确保打印零件的设计能够完全除粉也至关重要。在本文中，重点介绍与成本、性能和可持续性相关的关键指标，这些指标使后处理更加可衡量，以便最终用户能够更好地了解后处理解决方案（如 Solukon 的除粉解决方案）的适用性和市场潜力。
关键成本指标
Solukon 表示，时间和人工是计算后处理成本时需要考虑的最重要指标。使用刷、吹和摇等手动方法从打印部件上正确去除粉末可能需要数天时间。选择自动化除粉解决方案可以显著缩短这一时间（从几天缩短到几小时），同时还能让操作员腾出时间去执行更高价值的任务。同样，零件吞吐量也是一个相关指标。Solukon市场营销和公关主管
Marina Haugg
说道：“想象一下，你用价值百万美元的打印系统生产零件，结果却只能排队等待后处理。”集成自动化后处理解决方案可以缩短后处理时间，从而大幅提高生产效率。此外，Solukon
的 SPR Pathfinder 软件可以计算出整个打印平台（而非单个零件）的最佳除粉路径，这也能提高吞吐量。
另一个重要的成本指标是粉末更新率。换句话说，一个模型中回收的粉末有多少可以重复利用。Solukon 的解决方案在清洁零件的同时，将散落的粉末收集在一个防污染的容器中，从而促进了大部分粉末的重复利用。当使用钛或钽等昂贵的金属合金时，这对制造商的盈利尤其重要。
关键绩效指标
在评估后处理解决方案时，零件清洁度是首要考虑因素。正如Solukon告诉我们的那样，原因显而易见：“粉末残留物会在后续的后处理步骤或使用过程中导致严重的零件缺陷或损坏。”随着零件几何形状日益复杂，除粉工艺也愈发复杂。在这种情况下，手动除粉不仅速度慢，而且效率低下。Solukon
的 SPR Pathfinder 软件通过根据零件几何形状为 Solukon 除粉硬件生成自定义运动序列来解决这一问题。正如Solukon
首席执行官兼首席技术官 Andreas Hartmann 所说：“零件清洁度是我们的首要目标，因此我们不断致力于改进机器和工艺。”
保持构建平台上的零件质量也是一个重要指标。在除粉过程中，通常使用敲击器对零件进行有针对性的敲击，以去除和松动粉末团块——这在铜等材料中很常见。这种物理除粉技术应用于薄壁或结构精密的零件时，可能会产生负面影响。为了解决这个问题，Solukon
提供了一系列不同的除粉方案，以满足各种组件类型的要求。对于结构精密的零件，用户可以选择超声波频率激励，这是一种温和而彻底的方法，可以降低振动应力造成损坏的风险。即使是非常精细的结构（直径小于0.5毫米），高频超声波激励也能很好地响应。对于壁厚较大的标准零件，Solukon还提供了一种结合气动振动器和敲击器的方法。
关键可持续性指标
随着可持续性成为制造商日益紧迫的优先事项，整个生产链的碳足迹也成为增材制造(AM) 应用者关注的重点。因此，对于后处理工作流程中的除粉步骤，关键的可持续性指标是消耗值，包括惰性气体消耗和能耗。
Solukon 解释说，他们在除粉硬件的惰性气体消耗方面做出了深思熟虑的决定：“为了处理反应活性材料，Solukon 系统的腔室必须充满惰性气体（例如氩气）。这通常是一个重要的成本和生态因素，因此我们始终将机器腔室设计得尽可能紧凑。”
Solukon 还强调了除粉工艺的透明度：“我们在整个除粉过程中的数据跟踪非常透明。我们的数字工厂工具 (DFT) 记录了所有相关的除粉工艺数据，并将这些数值汇总到协议文件中。”
这种透明性使用户能够通过残氧、腔室压力、压缩空气、温度、功耗等相关数据清晰地了解除粉过程。这些数据还可以汇编成每个构建作业的综合协议文件。
具体到可持续性方面，Solukon 的 DFT 还能监测工艺流程的碳足迹。为了追踪这一指标，客户可以输入每千瓦时电力的二氧化碳消耗量（可从能源供应商处获取）以及压缩空气消耗的碳系数。根据这两个值，DFT 会自动计算后处理步骤的碳足迹。
未来展望
Solukon 的解决方案在性能和自动化方面处于增材制造后处理的前沿，客户已开始利用该技术进行可扩展的批量生产。尽管除粉过程本身已完全自动化，但 Solukon 仍在不断改进产品，以提高自动化水平，尤其是在除粉步骤相关的任务方面。
为此，Solukon 将在Formnext 2025 展会上展示与 Grenzebach 和 Yaskawa
合作开发的 SFM-AT800-S
除粉系统特别版。这款独家版本集成了自动零件运输、除粉和机器人精加工功能，标志着后处理工作流程朝着更高的效率和自动化迈出了重要一步。与此同时，Solukon
已通过 HyProCell 等项目展示了在自动化集成方面的专业知识：Solukon 系统 SFM-AT800
在机器人装载过程中持续与控制中心通信。为此，SFM-AT800 配备了特殊的装载门和自动夹紧系统。
位于德国德累斯顿的弗劳恩霍夫机床与成形技术研究所 (IWU) 已成功建立了另一个机器人集成方案，其中配备
OPC-UA 接口的 Solukon SFM-AT800 是模块化机器人单元的一部分。全自动机器人单元是下游加工的典型示例：除了 Solukon
除粉单元外，机器人单元还包含一个几何形状光学分析系统和一个支撑移除系统。不同工位通过 OPC-UA
进行通信。机器人执行零件装载和其他金属切削任务。
这些创新的系统概念不太可能很快在商业上推广——很大程度上是因为 Solukon 认为机器人集成项目必须定制——但它们确实表明，通过增强自动化可以进一步改善除粉的成本、性能和可持续性指标。
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