在增材制造的所有潜在用途中，为铁路行业制造零件肯定排在最后。
轨道车和移动它们的机车是笨重的块状结构，重达数十甚至数百吨。不需要轻量化，拓扑优化对于依赖蛮力完成工作的设备来说几乎是可笑的。此外，对于几个世纪以来基本设计都没有改变的车辆来说，快速原型制作不可能成为一个因素。对吗？
勾选所有方框
Jennifer Coyne 会告诉您：所有方面都错了。她应该知道。 2008 年，Coyne 在 GE Transportation 实习期间获得了宾夕法尼亚州格罗夫城市学院的机械工程学士学位。入职后，她在佐治亚理工学院攻读同一领域的硕士学位，一路攀登GE阶梯成为设计工程师、高级系统s 的工程师，然后是 GE Transportation 的全球增材制造团队负责人，该公司很快被 Wabtec Corp. 收购。
Jennifer Coyne 倾向于使用 SLM800 金属 3D 打印机Wabtec 的增材制造生产基地之一。 （由 Jennifer Coyne 提供）
在此期间，Coyne 负责机车牵引、推进系统、陆上风力和柴油发动机排放设计以及储能可靠性方面的工作。她毕业于 GE 的爱迪生工程开发计划，并在美国和印度监督了 50 多个生产增材制造零件和四个 3D 打印实验室的成功推出。她还领导了 PLM（产品生命周期管理）和 MES（制造执行系统）软件实施，其中第二个专门针对增材制造。
最后，Coyne 拥有八项美国专利，所有这些都与使铁路运输更安全、更高效有关。由于她丰富的经验和对整个行业的贡献，她被评为铁路时代 2020 年铁路行业杰出女性之一，获得了 GE Transportation 颁发的 2017 年女性技术奖，并于 2013 年获得了 GE Transportation 创新工程奖.
转动旋钮
如今，Coyne 是 The Barnes Global Advisors 的项目副总监，这是一家总部位于匹兹堡的咨询公司，其宣称的使命是“帮助实现增材制造的工业化”。在那里，她负责监督项目开发和执行，其中大部分围绕将传统制造商带入增材制造领域。
“我们帮助公司了解增材制造设备和流程，确定部件的最终用途并了解哪些是是不同添加剂技术的合适候选者，”她说。 “在某些情况下，它可能是一个巨大的 u努力。”
无论是否伟大，这都是非常必要的。 Coyne 和她处境的其他人一样，很清楚整个 AM 行业都缺乏材料数据和既定的制造标准，这给这些技术生产或能够生产什么留下了疑问。此外，这项技术相当复杂，有许多变量和工艺参数会影响产品结果——她称之为“转动旋钮”。出于这个原因，在不忙于帮助客户实现增材制造工艺工业化的同时，Coyne 还担任中小企业增材制造社区顾问。
“制造商能够逐层调整工艺变量层或逐个特征的基础，”Coyne 说。 “这是一个非常强大的工具，但它也会使零件鉴定变得具有挑战性。这仍然是广泛应用 AM 的最大障碍之一
Coyne 在处理此类问题方面拥有丰富的经验，其中大部分经验来自她在 GE Transportation 的工作。在那里，她和她的团队开发了一种工具，可以评估机车上的不同部件，按尺寸、材料、数量和其他标准对它们进行排名，从而为她和她的团队提供了一种更有效的方法来区分 AM 小麦与谷壳。
不过，这并不容易，她说。 “通常，我们看到的零件是针对具有数百年历史的制造技术进行设计和优化的。使用 AM 制造此类零件很少会更便宜或更高效，因此任何选择工具都将非常主观，并且只会向您显示零件是否可以 3D 打印，而不是是否应该进行 3D 打印。归根结底，确定这一点的最佳方法是了解需求。让它驱动设计，然后针对您尝试使用的流程进行设计。”
无数机会
Coyne 和她的团队我负责整个机车系统。它的许多零件又大又笨重，尽管技术有所改进，但这些零件所需的增材制造在当时并不发达。
这迫使他们将注意力集中在更小、高价值的产品上部件，其中大部分位于发动机的冷却系统和发电区域。 “任何我们可以提高关键部件性能或可靠性的地方，都是我们的重点，”她说。 “我很高兴地说我们取得了相当多的成功。”
与本文开头所述相反，Coyne 指出，铁路行业享有许多与增材制造相同的好处与其他制造业一样。其中最主要的是需要旧的替换零件，这些零件的工具不再可用，或者小批量生产既不合时宜也不符合成本效益。在这些情况下，单个 3D 打印部件可能会造成几天停机之间的差异与等待数周甚至数月的铸造或制造部件相比。
但正如它对航空航天、汽车、能源和许多其他行业所做的那样，AM 也为铁路制造商提供了无数机会来减少零件数量、缩短产品交付周期、降低开发成本以及更省油，更可靠，或两者兼而有之。 Coyne 说，“现在火车上到处都有增材制造零件，而且每天都在制造更多零件。”
机车之外
具有讽刺意味的是，如果不是 GE 的知名在航空航天市场的努力以及随后对 AM 的大力推动，Coyne 可能没有机会追求它。 “GE 全力投入添加剂，”她说。 “强烈鼓励他们所有的业务部门使用它，部分是因为在整个公司范围内采用它，我才有机会在 Wabtec 领导他们的全球 AM 团队。”
她的工作不再是升然而，仅限于铁路行业。 Barnes Global Advisors 与所有工业部门的客户合作，正如公司名称所暗示的那样，在世界任何地方。有些是初创公司，但更多是对 AM 感兴趣的传统制造商，需要指导将不熟悉的技术融入其现有业务战略。
施工期间，Coyne 站在匹兹堡 Neighborhood 91 的 Wabtec AM 站点前去年。 （由 Jennifer Coyne 提供）“例如，我最近一直在与澳大利亚以外的一家公司密切合作，”Coyne 说。 “他们正在寻找一些新的 AM 设备，我们正在帮助他们进行技术评估和上市策略。我们现在也正在与一家知名汽车制造商合作，协助m 与产品开发和系统要求。但这些只是几个例子。我们通过添加剂设计、产品发布、培训和应用支持为各种客户提供支持——那里有很多事情要做。”
提出建议
当被问及常见的陷阱或对于那些对增材制造充满好奇的人，她的回答可能会让传统制造领域的任何人感到惊讶，因为在传统制造领域，CNC 机械和其他设备的摊销通常以几十年为单位进行衡量。
“增材制造技术正在不断进步，因此制造商很快就会面临更高的过时风险，”她指出。 “正因为如此，折旧期通常设置得比典型的制造设备低得多，以确保您可以利用正在发生的如此迅速的生产力飞跃。”
她还建议仔细研究 AM 的支持软件系统，一个可以追溯到她的 Wab 的观点tec days 以及支持遍布 50 个国家和 30,000 多名员工的全球 AM 业务部门的需要。 Coyne 很快了解到当时可用的 ERP 和 PLM 以传统制造流程为中心，这会限制她在整个 AM 工作流程中跟踪 3D 打印原型和生产零件的能力。
如前所述，Coyne 转向到 MES，她在 TBGA 网站上将此解决方案描述为“从大多数 AM 用户开始时使用本土电子表格的巨大飞跃”和“该技术的关键成熟”。 MES 并非在所有 AM 环境中都是必需的——但对于希望利用大数据和工业 4.0 的制造商而言，它应该在需求列表中排在前列。 “如果没有它，您可以一瘸一拐地过一段时间，但对于从事大量工作的任何人来说，我认为除了实施集成的、支持 AM 的 MES 系统之外别无选择。”
再看一眼
回顾她早年在 AM 领域的经历，并将其与她最近在 The Barnes Global Advisors 的职位进行比较，Coyne 注意到了一些趋势。首先是制造商已经开始像对待其他资本设备一样对待 3D 打印机。增材制造曾经是一种新颖的、可有可无的技术，能够打印很酷的新零件几何形状，但它正在迅速成为一种必要且非常主流的生产工艺。因此，设备所有者现在要求更高水平的生产力、成本效益和零件质量。随着 AM 的影响范围不断扩大，这种趋势肯定会持续下去。
Coyne 对那些可能在 5 年或 10 年前关注过 AM，但后来认为它不合适的人提出了一些建议。 “再看一遍，”她说。 “材料成本已经下降。设备比以前好多了。现在越来越多的人了解它，并且越来越容易获得最终使用合格的零件。也就是说，它可能需要对某些部分进行重新设计，并且肯定需要重新考虑某些业务流程，但事情已成定局。 AM 将继续存在——这是一件好事。”
