金属3D激光打印机

制造液压零部件的方式通常包括对铸造件进行机加工，以及对金属棒料进行机加工。然而，从空客宣布的飞机扰流器3D打印液压件量产计划中，我们可以感受到金属3D打印这种增材制造技术已悄然成为液压件制造领域中的正式“成员”。那么，当企业需要制造液压零部件时，究竟是使用传统的制造技术，还是采用金属3D打印技术呢？意大利液压制造商Aidro Hydraulic的专家对此分享了一些经验。

减材 or 增材？客户需求是出发点

Aidro Hydraulic公司1982年成立，成立以来一直专注于设计和生产液压系统中的零部件，所推出的液压阀体产品包括方向阀、止回阀、流量阀、压力阀和比例阀。2017年，Aidro Hydraulic 在35年液压零部件传统制造经验的基础上正式推出了金属3D打印的液压产品，其中包括3D打印的液压阀体。

图片来源：Aidro Hydraulic

现在，无论增材制造技术还是以机加工为主的减材制造技术都已在Aidro Hydraulic生产线中得到应用。那么，Aidro Hydraulic 是如何在两种技术之间做选择的呢？对于这个问题，Aidro Hydraulic公司是从客户的具体需求出发进行考虑的，在确定使用哪一种制造技术之前，他们会对考虑以下几个因素：

生产数量：传统制造技术适合大规模生产，对于小批量的复杂液压件3D打印技术则更经济。

交期：用CNC机床加工金属棒料，制造周期为30-60天；如果是对液压铸造件进行加工，那么从铸造到完成加工的周期为6-12个月；用金属3D打印技术制造复杂液压件的周期可以缩短至几天之内，如果打印件需要进行机加工，则周期需要增加1-2周。

材料选择：液压零部件的制造材料必须具有足够的强度和耐腐蚀性，才能安全地应对液压系统的高压，传统液压技术中最常用的材料是碳钢，不锈钢和铝。 金属3D打印设备可加工的材料包括：不锈钢（AISI316L）、铝、钛（Ti6Al4V）、铬镍铁合金（625或718）、马氏钢…

原型设计：如果客户要制造的液压件是用于设计验证的原型，那么，金属3D打印技术则更具灵活性，它的价值在于可以短时间内同时打印出不同型号的设计原型。

Aidro Hydraulic 曾经服务过一家企业客户，客户当时的要求制造出少量堆叠式的减压阀。该阀体的传统标准品由镀锌钢铁制成，在需求数量少的情况下使用传统加工方式的成本相对昂贵，并且交期较长。在此情况下，Aidro Hydraulic 采用了增材制造技术为客户制造这些减压阀，打印材料为AISI316L不锈钢。

图片来源：Aidro Hydraulic

Aidro Hydraulic 针对增材制造技术对减压阀进行了重新设计，设计的结果是阀体的重量减少60%，阀体的结构壁与原始阀体相比拥有相当的力学性能。此外，Aidro Hydraulic用250bar的压力对金属3D打印的阀体进行了测试，测试结果达到传统阀体的水平。

Aidro Hydraulic针对这个减压阀，对减材制造技术和增材制造技术各自的优势分析如下：

资料来源：Aidro Hydraulic

从这个对比图中我们可以看到，Aidro Hydraulic 推出金属3D打印液压产品的原因不仅是为了应对客户的小批量生产需求。当使用金属3D打印技术时，Aidro Hydraulic的设计师在进行产品设计时也获得了更大的空间，这有助于提升液压系统的性能。这一点，也是被空客这样的液压件应用客户所看重的一个因素。3D科学谷了解到，空客与其合作伙伴针对增材制造技术对其飞机扰流器液压元件进行了多年的设计优化，得到的3D打印液压件与原来的液压件相比重量减轻了35%，3D打印的液压件使液压系统的效率得以优化，产生更少的热量，降低噪音，同时对液压动力的要求更少。

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ChrisDePrisco，是一名来自美国的创客，他最近在YouTube上发布了一个视频教程，向人们展示如何使用3D打印部件、空压机和压力容器进行低温金属铸件。这一过程只能使用熔点较低的金属，但为制造者提供了一种全新的方式来制造有用的物体。

在视频中，DePrisco用3D打印和空压机制作了一个马耳他猎鹰硅胶模具。他选择的熔融金属是一种铋合金,熔点为138°C,在硅胶模具承受范围之内。

他首先使用PLA线材3D打印了猎鹰的标准模型。然后做了一个密封的聚碳酸酯盒，并把猎鹰放进里面。然后把盒子里装满了硅胶混合物并搁置一夜。

第二天，打开模具，将猎鹰模型从硅胶混合物里取出。这里面便留下了一个完美的猎鹰形状。

接下来DePrisco选择将由60%锡和40%铋组成的铋281合金在138°C下熔化，熔化之后倒入模具中。

一旦铋在硅胶模具中冷却下来就可以将其拉出。不过本次制作的金属猎鹰看起来不太好，因为铸造过程中产生了气泡。

于是他试图使用压力容器和空压机在60-80Psi压力环境下粉碎猎鹰模型里的气泡。这种设备能帮助它制造一个更好的模型，但是在猎鹰的外面仍然有一些小的金属“球”。他意识到，这是由硅胶模具中的气泡引起的，而不是铋。

因此，他重新做了硅胶模具，只是这次他用上了压力设备。

由于制造硅胶模具和金属铸件时采用了空压机和压力容器，DePrisco终于制作出了一只外观漂亮的猎鹰，与PLA线材3D打印模型几乎完全相同。

最后，DePrisco表示，可能你手头可能没有压缩空气的设备，但是通过他的视频教程能让人了解到，不借助金属3D打印机，人们也可以把便宜的3D打印部件变成金属制品，这非常简单方便。

来源：OFweek 3D打印网

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