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没错,金属也可以3D打印

发布日期:2019-08-15 来源:www.szguangsumodel.com

提到3D打印,很多人对印象就是塑料或者树脂打印,但其实,金属也可以进行3D打印!早在2015年,就有关于西班牙患者植入全球复杂3D打印金属胸骨的报道,可见,金属3D打印很早就在医学领域发挥了重要的作用。


或者还有人会说金属3D打印是一层一层粉末烧结起来的,层间结合肯定不会太好,有缺陷,力学性能也不会超过传统成形方式。这么想,您就out啦!其实金属3D打印层与层之间靠熔池结合,纵向性能并不差,甚至可能会超过横向。随着技术进步,现在金属3D打印的性能已经远超铸件,赶超锻件了!下面,我们就从金属3D打印的其中五个应用领域来做深入了解!
一.模具制造
3D打印的随形冷却金属模具已经出现多年,从刚刚开始的充满质疑到后来的逐步尝试,如今3D打印金属模具受到越来越多客户的认可。2019年5月21日,在广州举办的2019国际橡塑展上,多家3D打印公司展示了其在模具方面的应用。通过透明件模具内部展示,可以很明显的看出,使用3D打印机制造的模具,可以拥有复杂的随形冷却流道,在注塑生产的过程中,更好的让模具均匀快速冷却,提高生产效率,延长模具使用寿命。
这种随形冷却金属模具可以成型更均匀的塑件制品,使制品零缺陷,并且避免因冷却速度不均匀而导致的缩凹痕迹。另外,在开发新注塑产品时,通过较少的迭代即可完成新产品的开发。当效率、成本、性能统统超越传统模具的时候,我们还有什么理由不选择3D打印?
二.五金配件

传统行业进行的测量数据存在误差,但是现在,我们可以通过3D扫描得出三维数字模型,在现有的五金产品三维数字模型上进行修改设计,从而得出新的产品数字模型,再通过金属3D打印得到修改后的五金产品,精准度得到进一步的提高。
另外,3D打印的金属五金产品一体成型,可投入实际使用过程中,从而减少配件因设计出错而反复开模的成本,而且能保证生成的模型具有极高的细节度,这便于客户对设计进行适当测试和验证。
三.汽车零件
在之前分享的文章中,我们了解到,豪华汽车制造商布加迪通过金属粉末床激光熔融3D打印技术已经成功制造出了世界新型八活塞整体式汽车制动钳,2019年初的性能测试更是进一步揭示了这一创新的产业化前景,3D打印钛制动钳将应用于批量生产的车辆。迄今,布加迪已经开发了3D打印的功能性零部件-制动钳、扰流板支架、电机支架以及前桥差速器。而令人兴奋的是,布加迪采用选区激光熔化SLM 金属3D打印技术,对电动机支架进行批量生产,电机支架已安装在Chiron系列新型车辆中。
布加迪的3D打印扰流板支架


仿生力学优化的布加迪前桥差速器


布加迪批量生产的电机支架
作为新兴快速制造技术,金属3D打印技术优势就是,它支持厂商生产许多零件,而不必开发制造工具,构建生产设备。而且金属3D打印有着灵活性高、适合复杂形状和结构、适合组合材料、工序精简等特点,恰好克服了汽车零部件传统生产工艺的局限性。
四.航空航天
作为第三次工业革命制造领域的典型代表技术,3D打印的发展时刻受到各界的广泛关注。而金属3D打印技术被行内专家视为3D打印领域高难度、高标准的发展分支,在工业制造中有着举足轻重的地位。现如今,世界各国工业制造企业都在大力研发金属增材制造技术,尤其是航空航天制造企业,更是不惜耗费大量财力、物力加大研发力度,以确保自己的技术优势。
首先,金属3D打印能缩短新型航空航天装备的研发周期。金属3D打印技术让高性能金属零部件,尤其是高性能大结构件的制造流程大为缩短。无需研发零件制造过程中使用的模具,这将极大的缩短产品研发制造周期。


其次,航空航天制造领域大多都是在使用价格昂贵的战略材料,比如像钛合金、镍基高温合金等难加工的金属材料。传统制造方法对材料的使用率很低,一般不会大于10%,甚至仅为2%-5%。金属3D打印技术作为一种近净成型技术,只需进行少量的后续处理即可投入使用,材料的使用率达到了60%,有时甚至是达到了90%以上。这不仅提高材料的利用率,节约昂贵的战略材料,降低了制造成本,更是符合国家提出的可持续发展战略。

对于航空航天武器装备而言,减重是其永恒不变的主题。不仅可以增加飞行装备在飞行过程中的灵活度,而且增加载重量,节省燃油,降低飞行成本。但是传统的制造方法已经将零件减重发挥到了极致,再想进一步发挥余力,已经不太现实。3D技术的应用可以优化复杂零部件的结构,在保证性能的前提下,将复杂结构经变换重新设计成简单结构,从而起到减轻重量的效果。而且通过优化零件结构,能使零件的应力呈现出最合理化的分布,减少疲劳裂纹产生的危险,从而增加使用寿命。另外,我们还可以通过合理复杂的内流道结构实现温度的控制,使设计与材料的使用达到最优化,或者通过材料的复合实现零件不同部位的任意自由成型,以满足使用标准。

金属3D打印技术除了用于生产制造之外,其在金属高性能零件修复方面的应用价值绝不低于其制造本身。就目前情况而言,金属3D打印技术在修复成形方面所表现出的潜力甚至是高于其制造本身。事实上,3D打印制造的零部件更容易得到修复,匹配性更佳。修复过程可以看作是增材制造过程的延续,修复区与基材可以达到最优的匹配。这就实现了零件制造过程的良性循环,低成本制造+低成本修复=高经济效益。

以高性能整体涡轮叶盘零件为例,当盘上的某一叶片受损,则整个涡轮叶盘将报废,直接经济损失价值在百万之上。较之前,这种损失可能不可挽回,令人心痛。但是基于3D打印逐层制造的特点,我们只需将受损的叶片看作是一种特殊的基材,在受损部位进行激光立体成形,就可以回复零件形状,且性能满足使用要求,甚至是高于基材的使用性能。由于3D打印过程中的可控性,其修复带来的负面影响很有限。
五.私人订制
随着人类生活水平的提升,越来越多的人们热衷于私人订制,近日,法国知名品牌GrismontParis就将奢华的工艺、先进的设计与金属3D打印技术结合在一起,推出了一款限量版、量身定做的系列高尔夫球杆。从图片上看到,最终设计出来的球杆非常精美华丽,是堪称收藏级别的运动设备。毫无疑问,这款Grismont3D打印定制杆头价格不菲,平均要价在1500英镑左右,具体还要根据顾客的要求和选择的表面工艺而有所区分,比如镀金的杆头售价就高达4000英镑。不过,对于那些热爱高尔夫球的人来说,这钱花得绝对值。

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