雖然航空航天業(yè)一直是探索和采用金屬增材制造技術(shù)的肥沃產(chǎn)業(yè)，但汽車行業(yè)仍然受到一些限制。這并不是說3D打印沒有被用于汽車生產(chǎn) - 大多數(shù)(如果不是所有的)汽車制造商正在對其進行調(diào)查 - 盡管由于許多因素(包括生產(chǎn)率和每件成本)的采用而受到限制。

最近，英國制造商Betatype展示了AM如何通過使用激光粉末床熔合(LPBF)在單一構(gòu)造中制造384個合格的金屬部件，從而克服汽車領(lǐng)域的這些限制。該項目利用Betatype優(yōu)化技術(shù)大幅降低部件成本(從40美元到4美元)并縮短交付周期(從444小時縮短到34小時)。

大批量產(chǎn)業(yè)

在其案例研究中，Betatype開始挑戰(zhàn)人們普遍認為的AM技術(shù) - 正如他們現(xiàn)在所做的那樣 - 無法滿足某些面向消費者的行業(yè)(如汽車)的大批量和低成本需求。相反，它表示在大批量行業(yè)中采用AM的關(guān)鍵是優(yōu)化流程經(jīng)濟性。換句話說：為每個生產(chǎn)的零件選擇最有效的制造工藝。

通過將這些知識與自身對AM限制及其優(yōu)化技術(shù)的認識相結(jié)合，Betatype表示，它能夠幫助客戶創(chuàng)建專為AM設(shè)計的零件，并且比傳統(tǒng)制造零件表現(xiàn)更好，在經(jīng)濟上也是可行的。

完全堆疊

更實際的是，Betatype演示了如何通過3D打印一系列LED大燈將AM用于汽車行業(yè)的生產(chǎn)制造。正如該公司所解釋的那樣，該項目源于汽車行業(yè)最近轉(zhuǎn)向使用LED大燈及其適應(yīng)新的熱管理挑戰(zhàn)的需求。

“ 通常，這些新組件需要相對較大的散熱器，這些散熱器通常是主動冷卻的，”該公司寫道。“ Betatype認識到這些金屬部件的特定幾何形狀使其成為LPBF生產(chǎn)的理想選擇，LPBF可以將多個制造工藝整合為一種生產(chǎn)方法。”

為了使金屬大燈部件適合AM，Betatype首先重新設(shè)計了使用LPBF進行打印的部件。在重新設(shè)計過程中，Betatype能夠設(shè)計具有內(nèi)置支撐功能的部件，這使得多個前燈部件能夠在構(gòu)建托盤中彼此堆疊，而無需額外的支撐。

雖然“完全堆疊”通常被認為是一項復(fù)雜的壯舉(很大程度上是由于層過程中的熱應(yīng)力)，Betatype確保前照燈部件設(shè)計用于減少熱應(yīng)力。Betatype提出的新穎堆疊設(shè)計最終使公司能夠?qū)⒁幌盗辛慵扒短住痹谝黄穑詢?yōu)化打印機的構(gòu)建量。如上所述，由于這一點，在一個打印作業(yè)中共打印了384個零件。用于實現(xiàn)此目的的機器是EOS M 280系統(tǒng)。

更好，更便宜，更快

除了將零件設(shè)計為堆疊模型外，Betatype還利用其專業(yè)知識優(yōu)化構(gòu)建過程的其他方面。正如該公司指出：

“通過特定的控制參數(shù)，每層中的部件暴露于激光有效熔化部件的單個刀具路徑中，顯著減少，兩者之間的延遲最小 。這與Betatype的優(yōu)化算法和過程IP相結(jié)合， 將每個部件的構(gòu)建時間從每個部件的1小時減少到不到5分鐘。這比使用標準構(gòu)建處理器快10倍 。“

在成本方面，Betatype表示它成功地將每件成本從40多美元降低到不到4美元 - 大大節(jié)省了成本。它補充說，使用EOS M280或Renishaw的RenAM500M(單激光中型框架(SLMF)系統(tǒng))，它可以將生產(chǎn)時間從444小時縮短到大約30小時，用于生產(chǎn)384大燈部件。然而，使用新的多激光系統(tǒng)MLMF，它甚至能夠?qū)?gòu)建時間縮短到19小時。

“ 使用這些高生產(chǎn)率系統(tǒng)，每個系統(tǒng)生產(chǎn)一年的生產(chǎn)率從7055個零件增加到135,168個就有可能實現(xiàn)19倍的增長，”Betatype說道。“通過安裝7臺機器運行這一優(yōu)化過程，每年可以接近100萬個零件 - 功能更強，成本效益更高的零件。

來源:3D打印網(wǎng)

編輯：董強