案例| 3D打印與機加工結合成就復雜液壓零件
魔猴君 行業(yè)資訊 2114天前
3D打印的一大優(yōu)勢在于加工一些過于復雜的結構，而這些復雜正是產品實現(xiàn)更高附加值之所在。而傳統(tǒng)工藝的經濟性以及效率和表面精度往往是目前3D打印所難以企及的。于是不少聰明的3D打印技術踐行者開始了3D打印與機加工等加工工藝的結合之路。
賓夕法尼亞大學的Timothy Simpson教授曾在TED演講中展示過一個通過3D打印與機加工結合加工出來的復雜精密零件，這個零件是賓夕法尼亞大學的C I M P 3D打印中心、Imperial機床工具公司以及一家工業(yè)合作伙伴共同完成的。
混合制造過程中的第一步是設計，設計師需要考慮兩種制造工藝的不同要求，并在設計過程中體現(xiàn)出來。例如對于選擇性激光熔化金屬3D打印工藝來說，設計師需要盡量避免大于45度的懸伸，便于支持打??；而為了滿足數(shù)控加工的要求，還需要留有切削余量，并且考慮夾具問題。
經過熱處理后的零件表面光潔度，注意金屬的顏色，是熱處理過程的結果
在該零件的CAD設計文件橫截面中我們看到，額外的材料被添加到外徑上以此為機加工提供切削余量，不僅在外徑上，在頂部和底部的表面以及內部流體端口面上都添加了切削余量，以方便后期的機加工。
這個帶復雜內腔結構的零件是用Inconel 718合金制造而成，在設計完成后，金屬3D打印系統(tǒng)開始工作，按照設計的模型將零件一層一層制造出來。
選擇性激光熔化工藝在加工過程中產生大量的熱量，因此產生了零件內部殘留的應力。 在零件制造完成后，零件會被送去熱處理，通過熱處理以減輕內部應力并微調材料性能。
多軸CNC加工中心為精加工關鍵特性提供了高度的精度，這個特殊零件需要精確的外徑，以確保跟其他零件能成功安裝在一起， 為了正常運轉，表面光潔度也是另外一個重要的關鍵質量要求。
此外，圓柱體的頂面和底面存在臨界平面度和平行度的精度要求，這都需要通過機加工來實現(xiàn)。 最后，流體端口必須承受10,000psi的壓力，這需要進行精密的螺紋磨削操作。
質量控制和認證一直是先進制造業(yè)的重要組成部分。在機加工的質量檢測環(huán)節(jié)中，我們通常依靠傳統(tǒng)的測量設備來確保滿足嚴格的公差要求，但是通過增材制造產生的內部結構則需要專門的技術來檢查。為了確保內部結構的正確性，賓夕法尼亞大學和Imperial機床工具公司通過計算機斷層掃描系統(tǒng)和其他先進的設備來完成零件內部的檢測。
最后獲得的零件比原來的設計減輕重量超過40％，同時提高了流體流動性能。
打印組件的內部CT 掃描結果，顯示內部格子結構和類似螺旋的內部通道。 照片由CIMP‐3D 提供，系統(tǒng)采用GE v|tome|x micro CT 掃描系統(tǒng)。
最終完成的零件——結合設計的自由度和精度，依靠金屬3D 打印和精密加工是實現(xiàn)這一目標的唯一途徑。
來源：中國3D打印網
