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挖掘小型零件批量生產(chǎn)能力,粘結(jié)劑噴射技術(shù)在汽車零件制造中的應(yīng)用

粘結(jié)劑噴射技術(shù)允許零件脫離基板在粉層中實現(xiàn)成型,可實現(xiàn)金屬零件的批量生產(chǎn),這對于提高金屬增材制造的效率,降低金屬增材制造成本具有重要意義,也為金屬3D打印技術(shù)在更廣闊的工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

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瑞典粘結(jié)劑噴射3D打印設(shè)備制造商Digital Metal 將其技術(shù)定位于復(fù)雜小型零件的批量生產(chǎn),至今已通過其粘結(jié)劑噴射技術(shù)為汽車制造商生產(chǎn)了部分復(fù)雜小型零件。


Digital Metal 是金屬粉末材料生產(chǎn)上 H?gan?s集團公司旗下的企業(yè),Digital Metal推出了粘結(jié)劑噴射技術(shù)的金屬增材制造設(shè)備:DM P2500。DM P2500,使用粘結(jié)劑噴射工藝制造零件,粘結(jié)劑為環(huán)氧樹脂,由噴嘴根據(jù)部件的幾何形狀精確地噴射粘合劑,層層粘結(jié)材料,該過程一直持續(xù)到零件完成。整個打印過程以受控的方式進行。最后,在燒結(jié)爐中將粘結(jié)劑燒掉以獲得純粹的金屬零件。


圖片來源:Digital Metal

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在生產(chǎn)中,粘結(jié)劑噴射系統(tǒng)是精確和可重復(fù)的,DM P2500能夠以35微米的分辨率制造非常小的精確零件。根據(jù)Digital Metal,燒結(jié)過程后一般具有Ra 6.0微米的平均表面粗糙度,對于許多最終用途的部件和特征來說足夠細。由于表面粗糙度很細,所以可以將很多零件一次性3D打印完成,而不是將其組裝成多個部件,后處理過程包括噴砂和拋光,這些可以在必要時進一步提高表面光潔度。

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Digital Metal迄今已有三種材料包括316L和17-4PH不銹鋼,以及Ti6Al4V鈦合金。

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-- 帶性能增強設(shè)計的跑車零件

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Digital Metal 為瑞典跑車制造商 Koenigsegg 制造了一款跑車擋風(fēng)玻璃清洗噴嘴。


圖片來源:Digital Metal

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Koenigsegg 跑車是靜心手工制作的,每一個細節(jié)都會圍繞著提升車輛性能這一個目標。 因此即使是擋風(fēng)玻璃清洗噴嘴這么一個看似微不足道的零件,Koenigsegg 對其功能和外觀也有著極高要求。這款使用粘結(jié)劑噴射3D打印制造造的零件,在設(shè)計時極具巧思,噴嘴內(nèi)部采用了性能增強功能的設(shè)計,零件外部市面中帶有公司的logo。


通過3D打印技術(shù)來生產(chǎn)汽車零件,并非是跑車這種奢侈品才能夠享有的“特權(quán)”。普通汽車中應(yīng)用的3D打印零件也將越來越多,例如美國通用汽車已經(jīng)研發(fā)金屬3D打印座椅支架,并計劃在一年內(nèi)將這些輕量化支架安裝在汽車中。

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3D打印技術(shù)在制造輕量化零部件、功能集成化部件方面的優(yōu)勢,值得更多汽車制造商去思考與發(fā)掘,尤其值得新能源汽車制造商去挖掘其價值。因為新能源汽車并不僅僅是更換一個動力系統(tǒng),更是對于車輛設(shè)計的重塑,對于零部件性能的重塑,而3D打印技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計優(yōu)化升級方面與新能源汽車具有相結(jié)合的土壤。

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粘結(jié)劑噴射技術(shù)為金屬3D打印進入到汽車等更廣闊的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域創(chuàng)造了更多可能性。

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相比粉末床金屬3D打印技術(shù),粘結(jié)劑噴射技術(shù)的材料成本低,由于采用粉末自支撐的方式,降低了打印后處理的難度,并且在設(shè)計空腔、封閉網(wǎng)格等金屬零件中的結(jié)構(gòu)時由于無需考慮添加支撐,設(shè)計難度以及打印準備的難度也相對降低。

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此外,粘結(jié)劑噴射系統(tǒng)易于擴展為大幅面3D打印系統(tǒng),目前exone公司已推出成型尺寸為800x500x400mm的粘結(jié)劑噴射設(shè)備,GE 也在研發(fā)大幅面的粘結(jié)劑噴射3D打印設(shè)備。由于在打印時,零件無需在一塊打印基板上進行成型,因此單次打印可生產(chǎn)的零件數(shù)量顯著提升。這些特點使粘結(jié)劑噴射技術(shù)更適合用于批量生產(chǎn)。

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不過,粘結(jié)劑噴射技術(shù)并不是一枝獨秀的金屬3D打印技術(shù),它在很多方面并不能替代粉末床金屬3D打印技術(shù)。例如:該技術(shù)在打印精度和材料性能方面還不能與粉末床技術(shù)媲美。