工業(yè)用戶不斷采用增材制造，涉及航空航天，醫(yī)療，制造等眾多行業(yè)。在最近的一個(gè)案例研究中，工程公司GKN展示了AM的增材制造和設(shè)計(jì)如何為傳統(tǒng)制造工藝提供液壓系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。

在案例研究中，GKN研究了如何重新設(shè)計(jì)AM現(xiàn)有液壓塊的內(nèi)部可以帶來(lái)好處，并使制造商能夠克服傳統(tǒng)工藝特有的技術(shù)壁壘問題，包括內(nèi)部通道的泄漏，效率損失等等。

傳統(tǒng)的限制

液壓塊在液壓系統(tǒng)中起著重要作用。組件本身通常類似于外部的塊，但它們包含復(fù)雜的內(nèi)部通道，有助于控制大型機(jī)器（例如農(nóng)業(yè)或建筑車輛）中的油分配。

傳統(tǒng)上，液壓塊采用減法加工工藝制造，這意味著它們以實(shí)心鋼塊開始，經(jīng)過銑削和鉆孔以形成內(nèi)部通道。正如GKN在其博客上所解釋的那樣：“首先從上方鉆一個(gè)洞，然后從下面鉆一個(gè)洞。最后，兩個(gè)孔水平連接在一起。然后必須切斷線程。為了防止油從側(cè)面溢出，使用帶有平頭螺釘?shù)穆菁y來(lái)關(guān)閉水平連接?！?/p>

除了產(chǎn)生高成本之外，使用減法工藝還會(huì)在最后部分產(chǎn)生一系列問題，導(dǎo)致油流效率低下。首先，鉆孔產(chǎn)生的通道中的鋒利邊緣會(huì)產(chǎn)生無(wú)法去除的毛刺。當(dāng)油在高壓下流過它們時(shí)，這些連接區(qū)域也會(huì)導(dǎo)致“大的損失和低效率。

GKN列出的其他風(fēng)險(xiǎn)包括形成可能導(dǎo)致故障的污物儲(chǔ)存器，相鄰?fù)ǖ乐械男孤┮约爱?dāng)液壓塊發(fā)生故障并且必須更換時(shí)液壓系統(tǒng)的OEE降低。

重新設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)

在重新設(shè)計(jì)用于增材制造的液壓塊時(shí)，GKN確保了塊體通道孔的結(jié)構(gòu)與原始設(shè)計(jì)一致 － 使其能夠適應(yīng)現(xiàn)有的液壓系統(tǒng)。

重新設(shè)計(jì)過程使團(tuán)隊(duì)能夠創(chuàng)建更輕質(zhì)的部件，并獲得更佳的油流量。在打印液壓塊后，GKN發(fā)現(xiàn)了許多其他顯著優(yōu)點(diǎn)。首先，3D打印液壓塊的重量減輕高達(dá)80％（從30千克降至5．5千克），這意味著更低的材料成本和操作員更容易操作。

其次，重新設(shè)計(jì)的部分消除了死角或尖角區(qū)域，減少了污垢收集的風(fēng)險(xiǎn)。同樣，通過擺脫尖角并形成平滑的通道，進(jìn)一步優(yōu)化了通過塊的油流。

3D打印塊也可以重新設(shè)計(jì)以包括更復(fù)雜的通道。正如GKN所解釋的那樣：“使用更復(fù)雜的液壓塊，可以相互調(diào)節(jié)油路長(zhǎng)度。油通道越長(zhǎng)，壁摩擦和損失就越多。較短的通道意味著更少的摩擦，更少的泄漏風(fēng)險(xiǎn)。”它補(bǔ)充說(shuō)，“未來(lái)該區(qū)塊還可以進(jìn)一步適應(yīng)更快的反應(yīng)，更穩(wěn)定和更高的能源效率?！?/p>

從生產(chǎn)的角度來(lái)看，增材制造還為GKN提供了更大的自由來(lái)調(diào)整和調(diào)整液壓塊的設(shè)計(jì)。值得注意的是，這種自由還要求公司不需要為每次設(shè)計(jì)更新都更換工具，從而大幅降低制造成本。

審核編輯 黃昊宇