金屬3D激光打印機(jī)

制造液壓零部件的方式通常包括對(duì)鑄造件進(jìn)行機(jī)加工，以及對(duì)金屬棒料進(jìn)行機(jī)加工。然而，從空客宣布的飛機(jī)擾流器3D打印液壓件量產(chǎn)計(jì)劃中，我們可以感受到金屬3D打印這種增材制造技術(shù)已悄然成為液壓件制造領(lǐng)域中的正式“成員”。那么，當(dāng)企業(yè)需要制造液壓零部件時(shí)，究竟是使用傳統(tǒng)的制造技術(shù)，還是采用金屬3D打印技術(shù)呢？意大利液壓制造商Aidro Hydraulic的專家對(duì)此分享了一些經(jīng)驗(yàn)。

減材 or 增材？客戶需求是出發(fā)點(diǎn)

Aidro Hydraulic公司1982年成立，成立以來(lái)一直專注于設(shè)計(jì)和生產(chǎn)液壓系統(tǒng)中的零部件，所推出的液壓閥體產(chǎn)品包括方向閥、止回閥、流量閥、壓力閥和比例閥。2017年，Aidro Hydraulic 在35年液壓零部件傳統(tǒng)制造經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上正式推出了金屬3D打印的液壓產(chǎn)品，其中包括3D打印的液壓閥體。

圖片來(lái)源：Aidro Hydraulic

現(xiàn)在，無(wú)論增材制造技術(shù)還是以機(jī)加工為主的減材制造技術(shù)都已在Aidro Hydraulic生產(chǎn)線中得到應(yīng)用。那么，Aidro Hydraulic 是如何在兩種技術(shù)之間做選擇的呢？對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，Aidro Hydraulic公司是從客戶的具體需求出發(fā)進(jìn)行考慮的，在確定使用哪一種制造技術(shù)之前，他們會(huì)對(duì)考慮以下幾個(gè)因素：

生產(chǎn)數(shù)量：傳統(tǒng)制造技術(shù)適合大規(guī)模生產(chǎn)，對(duì)于小批量的復(fù)雜液壓件3D打印技術(shù)則更經(jīng)濟(jì)。

交期：用CNC機(jī)床加工金屬棒料，制造周期為30-60天；如果是對(duì)液壓鑄造件進(jìn)行加工，那么從鑄造到完成加工的周期為6-12個(gè)月；用金屬3D打印技術(shù)制造復(fù)雜液壓件的周期可以縮短至幾天之內(nèi)，如果打印件需要進(jìn)行機(jī)加工，則周期需要增加1-2周。

材料選擇：液壓零部件的制造材料必須具有足夠的強(qiáng)度和耐腐蝕性，才能安全地應(yīng)對(duì)液壓系統(tǒng)的高壓，傳統(tǒng)液壓技術(shù)中最常用的材料是碳鋼，不銹鋼和鋁。 金屬3D打印設(shè)備可加工的材料包括：不銹鋼（AISI316L）、鋁、鈦（Ti6Al4V）、鉻鎳鐵合金（625或718）、馬氏鋼…

原型設(shè)計(jì)：如果客戶要制造的液壓件是用于設(shè)計(jì)驗(yàn)證的原型，那么，金屬3D打印技術(shù)則更具靈活性，它的價(jià)值在于可以短時(shí)間內(nèi)同時(shí)打印出不同型號(hào)的設(shè)計(jì)原型。

Aidro Hydraulic 曾經(jīng)服務(wù)過(guò)一家企業(yè)客戶，客戶當(dāng)時(shí)的要求制造出少量堆疊式的減壓閥。該閥體的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)品由鍍鋅鋼鐵制成，在需求數(shù)量少的情況下使用傳統(tǒng)加工方式的成本相對(duì)昂貴，并且交期較長(zhǎng)。在此情況下，Aidro Hydraulic 采用了增材制造技術(shù)為客戶制造這些減壓閥，打印材料為AISI316L不銹鋼。

圖片來(lái)源：Aidro Hydraulic

Aidro Hydraulic 針對(duì)增材制造技術(shù)對(duì)減壓閥進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的結(jié)果是閥體的重量減少60%，閥體的結(jié)構(gòu)壁與原始閥體相比擁有相當(dāng)?shù)牧W(xué)性能。此外，Aidro Hydraulic用250bar的壓力對(duì)金屬3D打印的閥體進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果達(dá)到傳統(tǒng)閥體的水平。

Aidro Hydraulic針對(duì)這個(gè)減壓閥，對(duì)減材制造技術(shù)和增材制造技術(shù)各自的優(yōu)勢(shì)分析如下：

資料來(lái)源：Aidro Hydraulic

從這個(gè)對(duì)比圖中我們可以看到，Aidro Hydraulic 推出金屬3D打印液壓產(chǎn)品的原因不僅是為了應(yīng)對(duì)客戶的小批量生產(chǎn)需求。當(dāng)使用金屬3D打印技術(shù)時(shí)，Aidro Hydraulic的設(shè)計(jì)師在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)也獲得了更大的空間，這有助于提升液壓系統(tǒng)的性能。這一點(diǎn)，也是被空客這樣的液壓件應(yīng)用客戶所看重的一個(gè)因素。3D科學(xué)谷了解到，空客與其合作伙伴針對(duì)增材制造技術(shù)對(duì)其飛機(jī)擾流器液壓元件進(jìn)行了多年的設(shè)計(jì)優(yōu)化，得到的3D打印液壓件與原來(lái)的液壓件相比重量減輕了35%，3D打印的液壓件使液壓系統(tǒng)的效率得以優(yōu)化，產(chǎn)生更少的熱量，降低噪音，同時(shí)對(duì)液壓動(dòng)力的要求更少。

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ChrisDePrisco，是一名來(lái)自美國(guó)的創(chuàng)客，他最近在YouTube上發(fā)布了一個(gè)視頻教程，向人們展示如何使用3D打印部件、空壓機(jī)和壓力容器進(jìn)行低溫金屬鑄件。這一過(guò)程只能使用熔點(diǎn)較低的金屬，但為制造者提供了一種全新的方式來(lái)制造有用的物體。

在視頻中，DePrisco用3D打印和空壓機(jī)制作了一個(gè)馬耳他獵鷹硅膠模具。他選擇的熔融金屬是一種鉍合金,熔點(diǎn)為138°C,在硅膠模具承受范圍之內(nèi)。

他首先使用PLA線材3D打印了獵鷹的標(biāo)準(zhǔn)模型。然后做了一個(gè)密封的聚碳酸酯盒，并把獵鷹放進(jìn)里面。然后把盒子里裝滿了硅膠混合物并擱置一夜。

第二天，打開(kāi)模具，將獵鷹模型從硅膠混合物里取出。這里面便留下了一個(gè)完美的獵鷹形狀。

接下來(lái)DePrisco選擇將由60%錫和40%鉍組成的鉍281合金在138°C下熔化，熔化之后倒入模具中。

一旦鉍在硅膠模具中冷卻下來(lái)就可以將其拉出。不過(guò)本次制作的金屬獵鷹看起來(lái)不太好，因?yàn)殍T造過(guò)程中產(chǎn)生了氣泡。

于是他試圖使用壓力容器和空壓機(jī)在60-80Psi壓力環(huán)境下粉碎獵鷹模型里的氣泡。這種設(shè)備能幫助它制造一個(gè)更好的模型，但是在獵鷹的外面仍然有一些小的金屬“球”。他意識(shí)到，這是由硅膠模具中的氣泡引起的，而不是鉍。

因此，他重新做了硅膠模具，只是這次他用上了壓力設(shè)備。

由于制造硅膠模具和金屬鑄件時(shí)采用了空壓機(jī)和壓力容器，DePrisco終于制作出了一只外觀漂亮的獵鷹，與PLA線材3D打印模型幾乎完全相同。

最后，DePrisco表示，可能你手頭可能沒(méi)有壓縮空氣的設(shè)備，但是通過(guò)他的視頻教程能讓人了解到，不借助金屬3D打印機(jī)，人們也可以把便宜的3D打印部件變成金屬制品，這非常簡(jiǎn)單方便。

來(lái)源：OFweek 3D打印網(wǎng)

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