夹具是制造过程中使用非常普遍的工具，在零件机械加工、装配、质量检测等各环节中都会用到夹具。夹具在简化整体操作，保证最终产品的质量可靠性、质量可重复方面发挥了重要作用。在制造中除了会用到虎钳、夹头等“现成”夹具，还会需要很多定制夹具，这些定制夹具是专为特定机器上的特定操作而设计与制造的。

近年来，3D打印技术在夹具制造中占有日益重要的地位，包括宝马、福特、大众汽车、波音、捷普在内的大型制造商都已在产线中使用3D打印的夹具。

那么，这些制造生产企业为什么使用3D打印技术制造所需夹具？他们看重3D打印在夹具制造中的什么优势？ 本期， 结合大型合约制造商捷普的3D打印夹具应用情况，以及Stratasys 公司夹具制造解决方案的应用情况来进一步了解这些问题。

快速响应企业对夹具的迭代需求

全球著名的电子合约制造服务商捷普（Jabil）可以说是将3D打印技术用于塑料零部件生产的先行者，捷普引入其合作伙伴惠普的多射流熔融3D打印机，为客户生产小批量的塑料零部件，在这些应用中3D打印技术替代了传统的注塑工艺。

但目前3D打印塑料零部件只占捷普生产量的一小部分，捷普每年在制造过程中生产数百万个零部件，在生产过程中他们需要使用很多夹具，所以通过3D打印技术制造生产中所需夹具也是捷普3D打印应用的重要领域。捷普所应用的技术包括惠普的多射流熔融和熔融沉积成形（FDM）技术。

捷普用FDM 3D打印技术制造的装配夹具，图片来源：TCT Magazine

对于3D打印技术在夹具制造中的优势，很多情况下被强调的是显著降低夹具制造成本以及提高夹具设计的灵活性，但捷普表示他们更重视的是3D打印夹具制造技术的快速和灵活性。

虽然夹具只是制造过程中的一种辅助性工具，但是能否根据生产线的需求，灵活而快速的设计、制造出所需夹具，将对整个生产流程和生产效率产生影响。

像捷普这样的大型制造企业，对持续改进生产流程和精益生产有着很高要求，他们也会因此而不断的需要迭代生产过程中用到的装配夹具，而3D打印作为一种无模具的直接制造技术，在快速制造迭代夹具方面比传统制造技术更加灵活。

自动化的3D打印夹具设计解决方案

基于3D打印技术制造夹具，除了能够灵活、快速的制造企业所需的夹具之外，还将为夹具的设计带来更高自由度，在这个基础上，夹具设计师可以设计功能一体化的夹具或者是轻量化的夹具，有时3D打印热塑性塑料夹具还能够替代传统的金属夹具。

以下是几种具有代表性的适合用3D打印制造的夹具：

在产品的初始生产和装配阶段以及零件加工阶段所需的夹具，通常可以使用3D打印技术制造，以降低夹具制造成本，解决夹具设计的难题，提升夹具的准确性。

Stratasys 工业级FDM 3D打印机以及Ultem 9085材料制造的工具

如果制造企业所生产的产品预期将会进行频繁的迭代，或者是所需夹具、工具使用周期很短，那么通过3D打印技术制造这些夹具、工具是一种很好的解决方案，因为3D打印在制造定制化夹具方面更加经济、高效。例如，宝马的北美工厂，使用Stratasys的工业级FDM 3D打印技术制造ABS 夹具，其中一款用于装配和测试保险杠的3D打印夹具，制造周期由18天缩短至1.5天。

Oreck用Stratasys FDM 3D打印技术制造的夹具

装配、质量检测等环节中所需的复杂固定夹具。以质量检测中所需夹具为例，3D打印技术可以制造符合严格规格的高精度检测固定夹具，满足零件质检的要求。例如，真空吸尘器制造商Oreck公司是3D打印夹具的早期使用者，他们使用Stratasys的工业级FDM 3D打印技术制造质量检测所需的夹具，与传统制造相比，3D打印技术节省了Oreck 78％的定制夹具成本，其中一个质量检测夹具制造成本从250美元将至55美元。

虽然，采用3D打印技术制造夹具具有特有优势，但对于制造企业中缺乏3D打印应用经验夹具工程师来说，如果设计过程不易掌握，所需的学习周期太长，显然是不利于他们应用这一技术的。

自动化3D打印夹具设计软件的出现，有助于解决以上痛点，帮助制造企业掌握这一技术，有效利用3D打印在制造轻量化、功能一体化夹具方面的优势。

根据 的了解，Stratasys 发布了一款Jigs and Fixtures for GrabCAD Print （GrabCAD Print工装夹具版），这款软件可简化与工具快速制作有关的打印准备工作，提高其自动化程度。该软件实现了几个复杂且耗时的处理步骤的自动化，并且其工作流中不再需要多个程序同时运行，并且能够接受本机CAD设计，保持零件的原始设计意图，设计师无需再将其CAD设计转换为STL文件。这个功能的优势是避免在转换过程中丢失关键信息的风险，同时帮助夹具设计人员和制造工程师简化从设计到零件的工作流程，即使是没有3D打印经验的夹具设计师、工程师，也能够更加便利的应用3D打印制造夹具。

Wohlers 2018 报告指出，有7.3% 应用3D打印技术的企业使用3D打印制造所需夹具。在 看来，未来这一比例会更高，特别是随着更加简单易用的自动化3D打印夹具设计解决方案的出现与完善，更多制造企业将因需要一种更加高效、经济的夹具制造方案而应用3D打印技术。

参考资料：
TCT Magazine. Why 3D printing jigs and fixtures “makes perfect sense” ?
Stratasys. 3D PRINTING JIGS & FIXTURE FOR THE PRODUCTION FLOOR

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远铸智能近日将举办以工装夹具为主题的工业增材制造大赛。

这次大赛的目的是为了推动增材制造的更广泛应用，从参赛者中筛选出最能够体现出增材制造价值的参赛案例。竞赛面向全球所有使用3D打印来制造工装和夹具的公司和组织机构。参赛作品的最后截止日期为2018年8月31日。

“在欧美地区和中国地区的客户拜访沟通过程中，我们从客户和合作伙伴中获取了很多增材制造工装夹具的相关信息。我们发现，通过增材技术，使用PEEK、尼龙或聚碳酸酯等功能塑料来制造工装夹具能显著的提高生产效率，降低生产成本，同时，还能提高工人的安全性。” 远铸智能的市场总监Chun Pin Lim说。

优胜者将于2018年9月14日宣布。第二名和第三名将分别获得2,000和1,000美元的现金奖励。第一名也就是远铸智能增材制造工业应用大赛的获胜者将获得价值超过10,000美元的奖励。这份奖励包含一台FUNMAT HT ，远铸品牌的配套PEEK/PC/PA线材各2KG，另外还有2000美元的现金奖励。

访问https://www.intamsys.com/competition-cn/ 来获知更多参赛相关信息。

关于远铸智能

远铸智能（INTAMSYS）是一家 制造商，也是高性能材料特别是PEEK材料3D打印解决方案提供商。远铸智能的FUNMAT系列3D打印机以其工业高性能材料3D打印而闻名，远铸智能已构建全球的销售和技术支持网络，为全球客户提供本地化的销售和技术支持。

远铸智能与产业先锋合作，根据行业和应用需求进行定制开发，为客户提供领先的增材制造解决方案。如今，远铸智能的3D打印机已经受到Honeywell，Flex，Bosch，TE， Arkema，Sabic，Solway，英国原子能管理局，斯坦福大学，清华大学等行业领先企业和研究机构的信赖。远铸智能致力于和行业领先客户一起，与卓越者同行，为创新者而创新，不断开拓高性能材料增材制造在更多领域应用的可能。

文章来源：远铸智能

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2005年，北京奔驰公司成立，这是首个德国本土以外的奔驰汽车发动机制造工厂，也是奔驰在海外最大的工厂，年产量高达40万辆。最近，这个超级六六六的公司宣布将对生产环节进行创新工作，其中就包括对工装夹具的优化和改善。

以前，采用传统的制造方法来生产，不仅需要联系供应商、采购、试装、部分情况下需要进行多次修改，效率很低，从沟通到最终交付的周期非常长，严重拖慢生产线的生产进度，除此之外，还要面临高额的生产成本。为此，北京奔驰开始寻找新的出路。

-- 定制化的解决方案

为了改善生产线的装配效率，对工装夹具进行改造，推动在自动化和精益化方向上进行业务创新，北京奔驰引入了Stratasys F370 3D打印机辅助设计验证和工装夹具的开发。

-- 多功能性和性能

- Stratasys F123 系列具有高质量和高可靠性

- 支持打印从快速低成本概念模型到耐用组件的一切对象

- 可提供多达四种不同的材料选项，以及可轻松去除的可溶性支撑材料

- 在不牺牲精确度、细节和可重复性的前提下，打印复杂的部件和组件

图：可支持水溶性支撑材料，打印的结构去除支撑更容易，保证打印的品质

在工业生产环节中，3D打印主要涉及三个环节：

1、产品研发阶段的设计辅助

2、组装生产阶段的个性化工装夹具开发

3、为实现智能制造的小批量和定制化生产

在采用3D打印技术后，北京奔驰在生产方面取得的效果非常显著。北京奔驰全员改善部门工程师郑松鹤表示：“利用Stratasys F370 3D打印机进行夹具的设计验证，在生产线上进行试装运行，然后进行优化，最后交付供应商进行机加工生产，与之前的夹具开发流程相比，省去了前期沟通、验证试装环节。另外，ABS材料具有不错的耐磨性，兼具结构验证和实用性，和机加工或铸造金属夹具相比，能够很快进行试装验证，完全符合北京奔驰的柔性化改善方向。”

据了解，奔驰德国总部同样采购了Stratasys F370进行设计辅助和研发相关工作，3D打印作为现进制造不可或缺的技术方案，北京奔驰对于品质的认知看齐德国奔驰，未来将会有越来越多的汽车结构利用3D打印技术辅助开发和小批量加工，加速电动汽车的开发和试制周期。

除了用于工装夹具的验证开发之外，北京奔驰表示，未来将把3D打印技术进一步应用到汽车零件的设计辅助、异性卡尺设计研发、异性测量工具和质检工具等环节中去。

来源：Stratasys

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