挖掘小型零件批量生產能力,粘結劑噴射技術在汽車零件製造中的應用

粘結劑噴射技術允許零件脫離基板在粉層中實現成型,可實現金屬零件的批量生產,這對於提高金屬增材製造的效率,降低金屬增材製造成本具有重要意義,也為金屬3D打印技術在更廣闊的工業領域的應用創造了條件。

瑞典粘結劑噴射3D打印設備製造商Digital Metal 將其技術定位於複雜小型零件的批量生產,至今已通過其粘結劑噴射技術為汽車製造商生產了部分複雜小型零件。

小而複雜的汽車零件

Digital Metal 是金屬粉末材料生產上 Höganäs集團公司旗下的企業,Digital Metal推出了粘結劑噴射技術的金屬增材製造設備:DM P2500。

DM P2500,使用粘結劑噴射工藝製造零件,粘結劑為環氧樹脂,由噴嘴根據部件的幾何形狀精確地噴射粘合劑,層層粘結材料,該過程一直持續到零件完成。整個打印過程以受控的方式進行。最後,在燒結爐中將粘結劑燒掉以獲得純粹的金屬零件。

挖掘小型零件批量生产能力,粘结剂喷射技术在汽车零件制造中的应用

在生產中,粘結劑噴射系統是精確和可重複的,DM P2500能夠以35微米的分辨率製造非常小的精確零件。根據Digital Metal,燒結過程後一般具有Ra 6.0微米的平均表面粗糙度,對於許多最終用途的部件和特徵來說足夠細。由於表面粗糙度很細,所以可以將很多零件一次性3D打印完成,而不是將其組裝成多個部件,後處理過程包括噴砂和拋光,這些可以在必要時進一步提高表面光潔度。

Digital Metal迄今已有三種材料包括316L和17-4PH不鏽鋼,以及Ti6Al4V鈦合金。

-- 帶性能增強設計的跑車零件

Digital Metal 為瑞典跑車製造商 Koenigsegg 製造了一款跑車擋風玻璃清洗噴嘴。

挖掘小型零件批量生产能力,粘结剂喷射技术在汽车零件制造中的应用

Koenigsegg 跑車是靜心手工製作的,每一個細節都會圍繞著提升車輛性能這一個目標。 因此即使是擋風玻璃清洗噴嘴這麼一個看似微不足道的零件,Koenigsegg 對其功能和外觀也有著極高要求。

這款使用粘結劑噴射3D打印製造造的零件,在設計時極具巧思,噴嘴內部採用了性能增強功能的設計,零件外部市面中帶有公司的logo。

–—- 3D科學谷Review

3D科學谷認為,通過3D打印技術來生產汽車零件,並非是跑車這種奢侈品才能夠享有的“特權”。普通汽車中應用的3D打印零件也將越來越多,例如美國通用汽車已經研發金屬3D打印座椅支架,並計劃在一年內將這些輕量化支架安裝在汽車中。

3D打印技術在製造輕量化零部件、功能集成化部件方面的優勢,值得更多汽車製造商去思考與發掘,尤其值得新能源汽車製造商去挖掘其價值。因為新能源汽車並不僅僅是更換一個動力系統,更是對於車輛設計的重塑,對於零部件性能的重塑,而3D打印技術在產品設計優化升級方面與新能源汽車具有相結合的土壤。

粘結劑噴射技術為金屬3D打印進入到汽車等更廣闊的工業生產領域創造了更多可能性。

相比粉末床金屬3D打印技術,粘結劑噴射技術的材料成本低,由於採用粉末自支撐的方式,降低了打印後處理的難度,並且在設計空腔、封閉網格等金屬零件中的結構時由於無需考慮添加支撐,設計難度以及打印準備的難度也相對降低。

此外,粘結劑噴射系統易於擴展為大幅面3D打印系統,目前exone公司已推出成型尺寸為800x500x400mm的粘結劑噴射設備,GE 也在研發大幅面的粘結劑噴射3D打印設備。由於在打印時,零件無需在一塊打印基板上進行成型,因此單次打印可生產的零件數量顯著提升。這些特點使粘結劑噴射技術更適合用於批量生產。

不過,粘結劑噴射技術並不是一枝獨秀的金屬3D打印技術,它在很多方面並不能替代粉末床金屬3D打印技術。例如:該技術在打印精度和材料性能方面還不能與粉末床技術媲美。

關於電動車製造的增材與減材技術,3D科學谷正在與中國3D打印文化博物館合作,攜手德國Fraunhofer研究機構、蓋世汽車中國研究院以及國內外汽車增材製造領域的專家在2018年6月1日上海舉辦AME(additive manufacturing excellence)3D打印卓越論壇系列之聚焦新能源汽車,敬請關注後續活動詳細信息。

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