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想不到!3D打印技术已经发展成这样了!

想不到!3D打印技术已经发展成这样了!

作者: MX慕莘 | 来源:发表于2017-04-24 14:40 被阅读0次

着技术的不断增强,越来越多的东西可以通过3D打印制造,更专业的说法为增材制造(Additive Manufacturing)。这也就让工程师们有了大开脑洞的机会,快跟我们一块看看他们都打印了什么?

你所需,既可“打”

定制化一直以来是昂贵的同义词,但有时候定制化又是必不可少的。比如在德国的一些有轨电车司机,希望在驾驶座扶手上加装转弯信号灯开关和切换轨道开关,以便于更好的操作电车。但由于所需数量很少,常规制造方法将会非常昂贵。所以西门子帮助他们通过3D打印技术解决了这个问题。首先我们通过软件设计出3D打印的数字模型,之后再通过激光选区烧结(SLS)技术将符合特殊司机手掌尺寸的扶手制造出来。

湃睿科技,3D打印

这样,同时满足了司机们的需求,又可以为他们提供最适合他们的操作扶手。

最“坚硬”的3D打印

燃气轮机的叶片在燃机运行时往往要经历上千度的高温,并承受巨大的压力,所以制造叶片的材料往往都采用极其坚硬的单晶合金。燃机叶片的内部拥有复杂的冷却结构,用常规的制造方式难度很大,而3D打印技术则能够很好的解决这个问题,然而一直以来3D打印技术的材料都不够坚硬,所以无法实现燃机叶片的打印。但现在西门子已经找到了突破口,成功的制造了3D打印的燃机叶片。

放张图告诉你这个叶片如何制造

湃睿科技,3D打印

这里简单翻译一下:

首先在电脑中设计出新叶片的数字化生产方案

在3D打印机的生产平台中先铺上一层薄薄的高性能高温合金金属粉末

一束激光射线将根据设计图的方案融化区域内的金属粉末,从而创造出叶片的第一层。

随后,生产平台会让已经生产出来的部分下降一些,以便于打印新的一层

就这样重复之前的步骤,叶片的每一层被打印出来

激光束会按照数字生产方案中的每一条轮廓打印叶片的复杂结构

最终这些高温合金粉末就变成了一片耐高温的燃机叶片

今年初,我们对这些叶片进行了满负荷测试,这些叶片在燃机中被高达1250摄氏度的高温气体包围,并在内部输入400度的空气用于冷却,同时它们的转速可达13000转每分钟,承受相当于11吨的负荷。最终这些叶片顺利完成了这次满负荷测试。这也代表了用3D打印技术大规模制造燃机叶片在未来成为了可能。

说下来,这次测试的意义还是蛮大的:因为这是世界上第一次使用增材制造技术的燃机「动叶片」在燃气轮机中真实的运行,并通过满负荷测试,这无疑让增材制造技术离实际应用又近了一步。

说到这,咱们来总结一下:相比传统制造方式,增材制造(Additive Manufacturing)可以为我们带来以下这些优势:

1. 减少新产品的开发周期

2. 实现特殊的设计以改善产品

3. 灵活的生产模式将改变一些商业模式

我们展开讲讲:

以燃机叶片为例,小小的一个叶片却拥有十分复杂的内部冷却结构。如果采用常规的流程一般需要2年的时间去设计,开发和测试一款新型的燃机叶片。但通过增材制造,我们可以将制造新叶片的时间大大缩短,减少90%的原型制作时间,并且可以同时测试许多不同款的设计。

而说到设计,传统制造的局限经常导致一些部件无法制造或者制造起来成本很高,这就让设计人员在很多方面只能做出相应的妥协和让步,所以很多好的设计被破扼杀或更改。而使用AM技术基本上没有传统制造的局限,可以带来更大的自由度,从而放开了设计者的手脚,实现更大胆更好的设计。

增材制造技术还可以在商业模式上带来一些改变,尤其是在维修和服务领域。一开始,我们就将AM技术应用于维修燃机燃烧室喷嘴,将维修周期从44周缩短到了14周。最近,我们为斯洛文尼亚一座核电站的一台消防泵提供了一个用AM技术制造的叶轮。这台消防泵的原始生产厂家已经不再经营,而消防泵对于核电站的安全运行至关重要。所以西门子的服务人员通过逆向工程将叶轮数字化,之后通过AM技术制造出一个全新的叶轮。这个新叶轮的材料性能甚至超过了原本的产品。通过使用AM技术,我们可以及时地响应需求,并用来生产一些不常用,或比较古老的备件,从而减少备件的库存。

而增材制造对于我们来说另一个非常吸引人的特点就是当你需要更换零件时,你总能使用到最新的设计。

湃睿科技

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