美国陆军AMNOW计划–展示数字AM供应链

陆军的AMNOW计划于2022年底完成了其目标。 这项为期3年的计划起源于航空和导弹司令部（AvMC），由NCDMM领导，旨在展示一个强大，有能力的数字增材制造供应链，以支持陆军的准备状态。

这需要：

• 创建工程（技术数据包（TDP）、规格等）并使用安全平台将其传输给零件制造商。
• 捕获并安全地传输原料、加工、检查和测试数据;因为不仅是零件和认证可交付成果，还有所有相关的原料、制造和检查数据。
• 制造和测试由多个陆军司令部提供的实际用例（部件），不仅要确保需求的相关性，还要提供这些相同司令部可以用来推进AM使用的硬件和数据。
• 为陆军开发潜在供应商，并证明存在具有国防部能力的增材制造供应链，陆军可用于生产和维持。

TBGA通讯的Allie Kunkel联系了我们自己的Kevin Slattery博士，他领导了技术团队，以了解他对该计划的印象。

根据AMNOW计划，在美国肯塔基州坎贝尔堡的两架运行中的MH-47G支奴干直升机上安装了两个增材制造的货运链。据报道，这些货运链是第一个由陆军开发的金属增材制造的飞机部件，由军用飞机飞行。MH-47G是波音标志性的CH47支奴干双旋翼直升机的改进版本（由波音公司提供）。

谁组成了AMNOW团队？

NCDMM组建了一个团队，该团队充当主承包商来执行具有所有功能的程序。此外，这需要像OEM一样建立工程和配置管理系统。下面提供了各种团队成员及其角色。

• AvMC – 国防部客户
• NCDMM – 计划管理、计划要求和集成
• The Barnes Global Advisors （TBGA） – 设计/建造/测试计划、工程和要求
• 高级工程解决方案 – 工程和需求分析
• LECS 能源 – 机器数据集成
• 商数 – 信息技术和数据管理
• 催化剂连接和扬斯敦企业孵化器 – 供应商开发
• GCA-教练 – 供应商管理和合同
• McGregor and Associates – 陆军用例联络

在AMNOW计划开始之前，团队中几乎没有人一起工作过。这证明了AvMC，NCDMM和团队的其他成员，我们能够从零开始建立企业，并在2年多一点的时间里完成我们所做的工作。

您最引以为豪的成就是什么？

我最自豪的是，这个团队，包括供应商，超过了我们对陆军的每一个承诺，在某些情况下是三倍。下表显示了我们的硬件测试和输出指标。这是7种不同的材料和工艺组合，大多数用例是金属。请注意，由于AMNOW是一个没有工程或采购权限的科技计划，因此我们的资格是模拟的，其中我们执行所有相同的活动并根据规范分析结果，但我们实际上无法获得任何资格，因此模拟了该术语。这些仍然实现了该计划的目的，即展示增材制造技术和供应链满足要求的能力。

其次，我们能够为新的增材制造原料（4130粉末）开发多种来源，同时成熟的多个印刷厂和无损检测设施成为国防部供应商。虽然需要一些技术援助，但这主要是供应商开发和供应商管理小组帮助他们克服非技术障碍的产品，例如国防部级提案提交、标准成本结构以及国防部供应商和出口注册。

最后，是团队和陆军能够对产生的零件和数据做什么。 该计划的主要目标是演示供应链，无需在陆军系统中安装和测试硬件。 零件和数据的质量足以让陆军在作战中队中飞行由高强度铝制成的第一批零件 7A77（链接）和 MH-47G;并飞行第一个陆军开发的飞行关键部件（UH-60燃料弯头）。 此外，已经对另外 1/2 打左右的部件进行了安装和现场测试。

团队遇到了哪些挑战？

我将使用日历开始。 虽然该计划于 2020 年 10 月 1 日正式启动，但与陆军内部的协调和规划活动意味着我们于 2020 年 3 月 12 日在 NCDMM 开会启动设计、制造和测试活动。 第二天开完会回到家，我做的第一件事就是去杂货店囤货。 该团队一年多没有再次见面。 直到 RAPID 2022 我们才亲自与大多数供应商会面，还有一些我还没有见过。 我们建立了工程和采购系统，发布了我们的第一个规格和 TDP，评估了供应商，并在无法访问工厂的情况下启动了三分之一的项目。

第二个挑战是国内增材制造行业增长的结果。 在硬件设计和印刷的两年中，至少有三家印刷厂搬到了新设施，大多数印刷厂的打印机数量增加了20%至500%，并且所有印刷厂都进行了人事变动。 在几乎所有情况下，完成最终项目的制造团队都与我们启动项目时不同。

尼龙船员冷却背心歧管使用L-PBF制造

在整个计划中，您印象最深刻的是什么？

给我留下最深刻印象的是供应商能够始终如一地打印能够满足航空航天/国防要求的硬件。 对于聚合物、316L、17-4PH 和 Al10SiMg 系统，所使用的粉末、机器配置和打印参数是印刷厂已经开发的。 我们对所有金属零件和试样进行射线照相检查，对所有机加工零件表面进行渗透检查，以满足航空航天要求。 我估计我们的录取率为 >99%。 此外，我们进行了>200次疲劳测试，没有一次由于内部不连续性而过早失效。 在开发新材料/工艺组合（4130和7A77）时，对完成开发的方法有足够的信心。 印刷厂还展示了将热处理、机加工和化学精加工要求正确流向分包商的能力。

接下来给我留下深刻印象的是原型数字平台提供工程和接收供应商数据的能力。 不仅可以快速找到和查看数据，而且实验室的试样测试数据也会自动读取到数据库中。 这使我们这些TBGA的人能够在很短的时间内审查和分析试样测试数据，并且只需最少的数据输入。

有哪些惊喜和经验教训？

主要的惊喜是难以从打印机获取过程数据。每个打印机制造商不仅收集不同的数据，而且他们有不同的方法来捕获和映射数据，并且这也可能会随着软件升级而改变。行业需要一个标准模式来捕获打印数据，以及用于热处理的数据等。

另一个并不奇怪，因为人们不能指望将TDP发送给供应商并在没有交谈的情况下取回零件。供应商总是会有关于解释的问题，所以期待设计审查和后续问题。

最后的惊喜来自于我们发布AMNOW金属和AMNOW聚合物挑战赛。在这些研究中，我们将捕获的316L弯头和聚合物压力安全释放示例的所有数据提供给一系列大学和小型企业团队，并要求他们识别差异零件，和/或提供输入变量与材料属性之间的相关性。在这两种情况下，第一个惊喜是团队使用的不同方法，而第二个惊喜是团队花费了大部分时间（>50% – 80%）来组织数据，其余时间进行分析。这表明未来需要提高数据一致性，以真正释放高级分析的潜力。

使用L-PBF制造的Al10SiMg波导

您认为近期有哪些后续活动？

我们已经向Battelle提交了两个L-PBF 316L AMS规格的数据集，我期待看到它们的分析和最低属性，以便可以提交投票。此外，我们还提供了另一个组织赞助的L-PBF Al10MgSi规范的数据，所以我期待同样的事情。此外，工作组正在讨论BJAM 4130的三个AMS规范，因此我期待它们在春季进行投票。最后，我期待着听到我们向其提供零件和数据的所有陆军司令部的评估结果。

您认为陆军、国防部和更广泛的美国增材制造行业有哪些长期利益？

一个长期的好处是让陆军和供应链相互信任。一旦AMS规范发布，多个AM材料和工艺组合的用户和供应商将有一个基线，用于具有集成要求和基于统计的最小值的采购。最后，我们正在与陆军和NCDMM合作，为国防工业基地提供广泛的原料，加工和材料性能数据。