在印第安纳州南部的玉米田中，Thermwood Corp. 正在制造独特的大型增材制造 (LSAM) 设备。 LSAM 机器使用增强热塑性复合材料生产大型到超大型部件，创建用于航空航天、汽车、铸造和海洋工业的工业工具、母版、模型、模具和生产夹具。
Thermwood LSAM机器打印、修剪和探测。 CAPPSNC 软件将计量数据反馈给 NC 控制器，并在工件偏移量和其他机器参数发生变化时对其进行调整。测量和机器调整变得自动化。LSAM 工艺是机器设计和材料科学的独特结合。工人们在室温下放置一大粒热聚合物。该公司将其描述为本质上是一种控制冷却聚合物的练习冷却，而不是打印头输出，决定了打印速度。打印头输出决定了在可用的层时间内可以打印多大的部件。 LSAM 打印头每小时可打印超过 500 磅（228 千克），这使得非常大的部件成为可能。 Thermwood 生产的 LSAM 机器工作区尺寸从 10 × 10' (3.05 × 3.05 m) 到 10 × 100' (3.05 × 30.5 m)。这些机器同时打印和修整热聚合物组件。
该过程被称为垂直层打印 (VLP)。使用大型打印珠和 Thermwood 的专利压缩轮，它可以创建坚固、完全融合、几乎无空隙的打印结构。这些结构可以在高温高压灭菌器中维持真空，而无需昂贵的涂层。
空军研究实验室概念的 3D 打印工具与传统的几周或几个月相比，使用 Thermwood LSAM 设备可以在几天内完成。2019 年，波音公司代表空军研究实验室 (AFRL) 联系了位于印第安纳州戴尔的 Thermwood，以评估 LSAM 的能力减少制造复合航空航天部件的可高压灭菌工具的时间和成本。最初的演示工具将用于 AFRL 概念的机身蒙皮。
LSAM 对高压釜工具的主要吸引力在于速度 - 与传统加工所需的数周或数月相比，能够在几天内生产出完整的工具。 LSAM 设备还可以打印大型部件，从而减少组装时间和成本。
波音和 AFRL 3D 打印了大型工具的一部分，以评估 LSAM 的功能。中型工具（长度为 4' [1.22 m]，而最终工具为 10' [3.05 m]）是在 Thermwood 的 LSAM 演示机器上打印的，使用 40 毫米的打印核心运行 25% 的碳纤维 reinforced 聚醚砜 (PESU)。
CAPPSNC 软件的优势之一是能够将其收集的计算计量数据转换为加工参数并直接更新控制器。初始测试工具具有相同的宽度，高度和珠路径作为最终模具，包含最终模具的所有主要特征，但长度压缩。中型工具作为第一个使用 VLP 打印的高温工具创造了里程碑式的成就。它需要 5 小时 15 分钟的打印时间，打印重量为 367 磅（166.5 千克）。最终机加工后，对工具进行表面轮廓探测并测试真空完整性。该工具通过了室温真空测试并达到了尺寸表面轮廓公差。全尺寸工具重 1,400 磅（635.03 千克），打印需要 18 小时。波音和空军正在仔细记录项目的所有操作参数，以将技术转化为生产计划。
高效制造此类零件是一项突破，但关键部分包括测量它们以确认零件合格、保持质量控制，以及确认符合客户和行业（在本例中为政府）标准。像 AFRL 工具这样的大型零件无法从生产设备上取下来，转移到坐标测量机 (CMM) 进行测量，然后返回到 LSAM 进行调整和精加工。
在 Thermwood 的案例中，先进的测量软件，例如密歇根州罗彻斯特市应用自动化技术公司的 CAPPSNC，使机床本身能够像 CMM 一样执行测量，并使用实时反馈来调整加工参数，例如工作偏移量，因为它们发生变化。 CAPPSNC 提供离线快速开发测量程序并运行这些程序的功能s 以与 CMM 类似的方式直接在 CNC 机床上。
测量结果用于调整加工工艺参数，例如计算精确的工件偏移、动态刀具补偿和其他关键数据反馈自动化过程，同时提供零件检测和 SPC 报告，无需将零件从机器上取下。
CAPPSNC 通过以太网电缆与机床连接，可以读取和写入任何控制器参数。它还与机床控制器有实时连接。该软件将其收集的计算后的计量数据转换为加工参数并更新控制器。它在机床控制器之外运行，但作为加工过程的一部分工作。使用这种闭环反馈为加工过程提供校正，使系统能够自适应影响加工过程和零件质量的因素。
收集计量数据，将其转换转化为有意义的参数并将其分配给可以使用它的系统，从而降低制造零件的成本。
这种测量方法在零件制造过程的每个阶段实现的好处是：
Applied Automation Technologies Inc. 高级应用工程师 Chris Affer。预处理：在开始加工过程之前在机器上准备零件设置可能具有挑战性、成本高且耗时。快速测量零件位置的自动化可以消除对昂贵的夹具和手动零件设置的需要。需要六自由度坐标设置的零件特别难以使用标准工件偏移设置。生成最佳坐标系的零件测量值可以自动转换为工件偏移量，从而在 3D 空间中定位零件并使机器准备好进行加工
加工中：在加工过程中，许多变量可能会影响成品零件的质量。切削刀具磨损——以及切削过程中受压时的实际切削刀具形状——会影响零件形状的生成方式。虽然还有其他计算刀具磨损和偏置的方法，但这些都是静态方法，不包括刀具在切削压力下的变形。最终形状和尺寸测量可以帮助计算这些变化的动态刀具偏移。自动化、切割测量切割、闭环、计量控制过程可以实现始终在公差范围内的零件，无论其形状有多复杂。
Duane Marrett，Thermwood Corp. 营销副总裁后处理：可以将许多加工中心收集的数据可视化，以了解整个工厂的实际制造情况。可以处理数据的智能算法可以计算出最佳制造参数，最终创建一个工厂范围的人工智能 (AI) 系统。“通过在同一台机器上打印大型部件并进行修整，Thermwood 正在实现令人兴奋的结果，”Applied Automation Technologies 的高级应用工程师 Chris Affer 说。 “许多工艺参数都会影响最终零件。 CAPPSNC 有助于实时调整生产并改进空间中的零件，从而生产出更多优质零件。”
Thermwood 营销副总裁 Duane Marrett 补充道，“我们有一些客户要求他们的点定位准确组件和测量到位。 CAPPSNC 与我们的机器控制相当，我们自己提供和编程，它生成 G 代码，使我们能够在生产中添加自动化测量过程和过程调整。”
数据驱动制造是一种相对模式强调一个基本事实的术语：数据是制造业的命脉和流程改进的源泉。自适应加工是收集机床生成的计量数据并将其反馈到 NC 控制系统以实时自动改进机床工艺的过程。对于 LSAM 等新生产系统，自适应加工是高质量零件和工艺改进的推动力。
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