当非标零部件的订单量卡在“小批量非标准”的尴尬数量区间时，一场深思熟虑的过程就开始了。比如来自家族企业Brinkmann 科技公司的Florian Brinkmann博士就遇到过类似难题：他此前一直在搜寻用于客户定制化管式链条输送机中的塑料圆盘的最佳制造工艺。传统的注塑和机加工的成本太高无法接受。最终他们走出了一条全新路径：搭建由31台3D打印机组成的专属生产集群，同时选用位于德国科隆的igus公司推出的高耐磨食品级3D打印线材，彻底摆脱了对外协供应商的依赖。

几乎所有行业从业者都有过类似的糟心体验：你拼尽全力想要把项目快速落地，却始终被跟不上节奏的外部供应商拖慢进度。Florian Brinkmann博士对此深有感触，这位经济学出身的企业战略负责人就职于北莱茵-威斯特伐利亚州贝克姆的家族企业Brinkmann科技公司，该企业由他的父母19年前创立，是一家专注于管式链条输送机研发制造的中型企业。这类全封闭输送设备依靠循环链条上的工程塑料圆盘，在管道内轻柔推送散料，广泛应用于食品、塑料加工等多个行业，比如咖啡豆输送、塑料颗粒输送场景，和传统气力输送系统相比，能效最高可提升90%。“我们的核心目标就是比所有竞争对手交付更快、方案更优，别人要花几个月做完的项目，我们几周就能落地交付。”Florian Brinkmann博士表示，“但这种极致快节奏也带来了现实难题：很难找到能跟上我们交付速度的供应商，这件事的难度远超预期。”

管式链条输送机在很多工业细分赛道中都有广泛应用，其中食品行业的咖啡豆输送是非常典型的落地场景。（资料来源：德国Brinkmann 科技公司）

近期的一个典型案例就把非标零部件采购的痛点体现得淋漓尽致：管式链条输送机上承托物料的工程塑料圆盘，如果客户需求的直径不在标准库存规格内，就必须走定制生产流程。但问题在于，仅数百件的小批量订单，用注塑这类传统工艺生产完全没有经济性。Florian Brinkmann博士介绍，对于输送段仅数米的小型设备，专门为特殊尺寸的圆盘开一套注塑模具完全得不偿失：开模成本很容易就突破5万欧元，不同供应商的交付周期最长可达4个月；更棘手的是，很多供应商会在注塑原料中添加不符合食品接触规范的填充剂，给最终产品带来合规隐患。

16岁少年提出3D打印破局思路

最终的解决方案来自Florian Brinkmann博士当时年仅16岁的弟弟，他此前已经用家用3D打印机制作小文创产品对外销售了一段时间，他随口提出的思路点醒了团队：完全可以用增材制造工艺直接生产管式链条输送机的工程塑料圆盘。“最开始我们都觉得这个想法太天马行空了，毕竟哪怕一台小型输送机，也需要数百个圆盘，3D打印怎么可能满足量产需求？但这个思路始终在我们脑海里挥之不去。” Florian Brinkmann博士回忆道。他最终采购了一台商用3D打印机启动首轮测试，结果团队被结果彻底惊艳：这类非标零部件从设计到打印完成，仅需几小时就能落地。为了实现规模化量产，团队果断推进扩产，搭建起了由31台设备组成的专属打印生产集群。这批打印机采用成熟的熔融沉积成型（FDM）工艺，将热塑性工程塑料熔融后，通过精密喷嘴逐层挤出堆积，一步步完成管式链条输送机工程塑料圆盘的全流程生产。

Brinkmann 科技公司采用成熟的FDM熔融沉积工艺生产零部件，该工艺将热塑性工程塑料——比如igus iglidur系列打印线材——加热熔融后，通过高精度微细喷嘴分层挤出、逐层堆叠成型。（资料来源：德国Brinkmann科技公司）

累计采购2.4吨igus耐磨3D打印耗材，全工况性能拉满

仅靠3D打印硬件完全不足以支撑量产需求，团队还必须筛选出同时满足工业级性能双重要求的打印材料：既要具备极高的结构耐用性，又要满足食品级卫生标准。毕竟这类管式输送机大量部署在食品加工领域，承担咖啡豆这类食材的输送任务，PET这类普通工业塑料在这里很快就会暴露出性能短板，长期在高机械载荷下运行的磨损速度会大幅飙升，甚至直接发生断裂失效。“帮我们彻底破局的救星，是来自德国科隆igus的iglidur系列FDM专用打印材料。”Florian Brinkmann博士回忆道。igus对这款材料进行了全面摩擦学优化，让它的耐磨表现远超同价位常规工业塑料。“我们在自建测试实验室中完成了全工况验证，最终测出iglidur i151的耐磨使用寿命是ABS、尼龙这类普通打印塑料的100倍。”igus增材制造业务销售经理Marius Brenner表示，“同时这款材料已经通过美国FDA与欧盟10/2011食品接触合规全项检测，食品级资质完全满足行业要求。”iglidur i151兼容所有喷嘴最高加热温度可达250℃的常规3D打印机。Florian Brinkmann博士补充道：“我到现在都清清楚楚记得这批货送到工厂的那天，整整三大托盘堆得满满当当，全是绕好打印线材的料盘，我们一口气直接下了2.4吨的采购订单。”

iglidur i151打印线材已获得FDA食品接触合规认证，因此尤其适配所有需要和食品物料直接接触的生产场景。（资料来源：德国igus 公司）

31台打印集群满负荷不间断运行3个月，顺利完成5000件量产任务

大规模增材制造生产自此全面铺开，团队当时同步推进两个即将交付的定制项目，合计需要赶制5000个输送塑料圆盘，单个圆盘的尺寸和市面上常规外卖披萨基本一致。单台打印机完成一个圆盘的全流程打印需要8小时左右，为了赶交付节点，整套31台设备组成的打印集群直接开启了7×24小时不间断满负荷运行模式，连续全力生产了整整3个月。当时唯一的小瑕疵是整套生产流程还没完全实现自动化，因此员工需要每8小时到设备旁取下打印完成的成品零件，才能让打印机继续下一轮生产。但后续的现场安装环节直接把省下来的时间补了回来：这批3D打印完成的工程塑料圆盘完全不需要额外做金属嵌件加固，直接用螺栓就能固定到输送链条上，整套设备的现场调试速度大幅加快，很快就完成全流程投产运行。根据igus提供的官方参数，这款材料最适配中等运行速度的载荷工况，不太适合极高动态冲击的极端应用场景，另一项性能边界是它的最高长期连续使用温度为65℃，但这个参数限制对管式链条输送机来说完全构不成影响，这类设备正常运行的工况温度永远不会达到这个阈值。“我们这款材料还有一个巨大的隐形优势：它的线材品质稳定性极强，即便在平价普通3D打印设备上也能顺利完成打印。”Marius Brenner介绍道。

Brinkmann 科技公司总计需要通过FDM增材制造工艺生产5000多件工程塑料圆盘，单个圆盘的尺寸和市面上常规外卖披萨基本一致。单台打印机完成一个圆盘的完整打印流程需要约8小时。（资料来源：德国Brinkmann 科技公司）

3D打印还彻底重构了Brinkmann 科技公司的备件供应体系。“一旦现场输送线上的某个零部件出现磨损失效，我们的客户都会要求我们当天就发出替换备件，尽可能把产线停机带来的巨额损失降到最低。” Florian Brinkmann博士表示。由于企业承接的几乎全是非标定制化解决方案，传统备货模式下备件库存很容易就占满全部仓储空间，周转效率极低。“3D打印直接彻底解决了这个痛点：我们根本不需要提前备货，收到客户的备件需求后，几小时内就能打印出对应零件，当天就能安排快递发出。”这类按需打印的备件可以是任意非标尺寸的滑动轴承等定制零件，这款材料的核心隐形优势是内部预集成了分子级均匀分散的固体润滑剂，完全不需要后续额外涂油润滑，就能实现低摩擦、完全符合食品卫生要求的免润滑干运行状态。“搭配igus的全套高性能打印线材，这套3D打印集群在未来很长一段时间里，都会是我们快速、低成本生产各类小众非标定制零部件的独家核心王牌。”Florian Brinkmann博士在访谈最后总结道。

文章来源：igus