以 Tough 1000 Resin 降低成本、強化 Cool Machines 供應鏈韌性
Cool Machines 以 Form 4 與 Tough 1000 Resin 在內部生產可承受冰點溫度、衝擊及高達 600 psi 壓力的終端用途零件。
Cool Machines 是一家位於俄亥俄州的保溫設備機械與技術製造商。對於營運長 Andy Schulte 而言，供應鏈韌性與成本節省至關重要。藉助 Form 4 與 Tough 1000 Resin，Cool Machines 正在開發並生產能夠承受冰點溫度、衝擊及高達 600 psi 壓力的終端用途零件。保溫抽吸與吹送機器的零件具有複雜的內部結構，且每批次產量較小，通常為 10 至 100 件，這使得射出成型在經濟上並不可行；而委外進行鋁合金加工則可能需要長達兩個月的等待時間。
繪圖員暨機械設計師 Adam Warren 表示，公司最初使用 Elegoo 樹脂列印機，在疫情期間引進了三台以強化供應鏈韌性。然而，這些列印機問題不斷，技術支援更是無從聯繫。Warren 說：「那時候我開始尋找有技術支援、而且真的可以信賴的 3D 列印機，我要的是在美國本地的技術支援。」
內部製造強化供應鏈韌性
15 個電阻旋鈕只需 90 分鐘即可在 Form 4 上以黑色樹脂列印完成，成本僅為外購價格的四分之一。
小型零件，例如刻度旋鈕，外購每件約需四美元，且供應商難以穩定供貨；而在內部列印 15 個，每件成本不到一美元，且可在 90 分鐘內於 Form 4 以黑色樹脂完成。驗證了前幾個零件的應用場景後，Cool Machines 持續評估可在內部列印的零件，以強化供應鏈韌性、降低成本、縮短交期。此外，3D 列印帶來了設計上的靈活性——能夠生產機械加工鋁合金或射出成型無法實現的複雜幾何形狀與倒扣，擴展了 Cool Machines 可在內部製造的零件類型。
以 Tough 1000 Resin 製造堅韌零件
材料科學的進步拓展了 3D 列印的可能性。Schulte 說：「我對 Formlabs 在新樹脂創新以及產品改進上的成果印象深刻。」除了旋鈕與小型元件之外，Cool Machines 生產的終端產品必須能承受冰點溫度下的嚴苛測試，以及工地現場被強力移動所產生的衝擊。Warren 因此尋求一種類似 Delrin、可列印 1/4" NPT 螺牙的材料。於是 Tough 1000 Resin 進入視野。
Tough 1000 Resin 是一種韌性媲美高密度聚乙烯（HDPE）的延展性、抗衝擊材料，呈深灰色，列印後具有霧面效果。Warren 表示，他只需在 Formlabs 列印準備軟體 PreForm 中一鍵設定零件排版。列印及後處理完成後，只需撕掉支撐即可——無需打磨或後處理。
| 材料性能 | Tough 1000 Resin |
|---|---|
| 極限抗拉強度 | 26.3 MPa |
| 拉伸模量 | 932 MPa |
| 斷裂伸長率 | 180% |
| Gardner 衝擊強度（1/32 英寸） | 13.1 J |
| 斷裂功 | 3200 J/m² |
| 熱變形溫度（0.45 MPa） | 55.3°C |
Tough 1000 Resin 的機械性能促成了兩個零件的內部製造：內部潤濕系統（IWS）與牆面噴塗噴嘴（Wall Spray Nozzle）。兩者均需承受力道、冰凍及工地的衝擊。
內部潤濕系統（IWS）
內部潤濕系統（IWS）是以 Form 4 和 Tough 1000 Resin 列印的終端用途零件。
內部潤濕系統（IWS）透過向纖維氣流中注入細水霧來協助降低粉塵。該零件原先以鋁合金製造，Schulte 表示：「我們發現保溫材料容易附著在鋁合金上，但對塑料則不然，因此塑料是更適合這個應用場景的材料。即便客戶拉扯軟管，它依然表現良好。」在工地現場，操作人員經常拉扯軟管來移動設備，這意味著 IWS 必須在冰點溫度下承受強力拉扯與衝擊。Tough 1000 Resin 的抗衝擊性讓它成為 IWS 的理想候選材料，3D 列印的零件在嚴苛測試與工地實際使用中均表現優異。
牆面噴塗噴嘴（Wall Spray Nozzle）
牆面噴塗噴嘴（Wall Spray Nozzle）的各元件以 Tough 1000 Resin 3D 列印而成，用於在安裝石膏板前將保溫材料噴入開放牆腔。
牆面噴塗噴嘴是五個月研發的成果，若非 3D 列印技術，其內部幾何形狀根本無法實現。在原型製作階段，Warren 充分依賴 Form 4 的速度，他說：「如果效果不好，我隔天就能把下一個版本準備好在列印機上測試。」噴嘴的關鍵需求之一是承受水壓。Schulte 進行了內部測試，讓 1/4" NPT 螺牙在高達 900 psi 的壓力下保持密封。他也進行了冰凍落摔與衝擊測試，接下來是田野試驗。若牆面噴塗噴嘴通過測試，Cool Machines 將以原型製作相同的方式——在 Form 4 上以 Tough 1000 Resin 列印——進行量產。
在內部製造堅韌零件
透過引進 Form 4，Cool Machines 降低了零件成本，並建立了供應鏈韌性。但正是材料科學的進步，使高性能終端用途零件的內部製造成為可能。能夠媲美熱塑性塑料的堅韌工程材料現已可透過 3D 列印實現，在擴展可製造幾何形狀的同時，也大幅縮短了生產周期。