好的設(shè)計(jì)并不意味著看似有多么復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)，而是針對(duì)產(chǎn)品要實(shí)現(xiàn)的功能來設(shè)計(jì)。

當(dāng)前的金屬3D打印還是給人以昂貴的印象，然而在本期3D科學(xué)谷的案例中，我們將體會(huì)到通過對(duì)食品加工業(yè)的一體式擠出頭設(shè)計(jì)與3D打印，實(shí)現(xiàn)了機(jī)加工難以達(dá)到的幾何槽形，并減少了后期組裝的需求，減少了安裝時(shí)間，在這種情況下，金屬3D打印通過One Piece的打印優(yōu)勢(shì)可以替代機(jī)加工小批量生產(chǎn)。

對(duì)于食品加工行業(yè)來說把原來機(jī)加工的零件換成金屬3D打印的零件意味著什么呢？顯然是經(jīng)濟(jì)效益。

少一道焊接

降出成本來

這個(gè)獨(dú)特的擠出頭用在特定食品生產(chǎn)過程需要將兩種材料同時(shí)擠出。共擠出的過程中還需要噴嘴的兩個(gè)通道之間具有薄壁結(jié)構(gòu)，以避免終產(chǎn)品的缺陷產(chǎn)生，噴嘴的壁只有0.4毫米厚，公差為0.04毫米。空腔的薄壁還在物料被擠出之前，在這兩種材料之間形成一個(gè)隔熱屏障，減少可能破壞終產(chǎn)品質(zhì)量的熱傳遞。

之前，擠出頭通過傳統(tǒng)的機(jī)加工技術(shù)制造，內(nèi)部空腔是由兩個(gè)部分組合焊接而成，由于極小的尺寸公差要求，這對(duì)機(jī)加工和焊接提出了不小的挑戰(zhàn)。

擠出頭的兩個(gè)部分成分都是S162D馬氏體鋼，看似簡(jiǎn)單實(shí)則不容易加工的幾何形狀需要復(fù)雜的裝夾過程和數(shù)控機(jī)床編程，在機(jī)加工完成后，還需要電火花線切割的過程，然后送至尺寸公差檢查。檢驗(yàn)合格后，再進(jìn)行熱處理和真空釬焊，以及后的尺寸公差檢查。

來自英國(guó)的精密零件制造商Frazer Nash認(rèn)為這個(gè)擠出頭可以通過金屬增材制造的方法實(shí)現(xiàn)更高效和更具成本效益的生產(chǎn)。利用選擇性激光熔化（SLM）技術(shù)和精密的后處理加工工藝，F(xiàn)razer Nash公司能夠以更快的速度和更低的成本生產(chǎn)小批量的擠出頭。

首先，將現(xiàn)有的三維CAD模型加載到Materialise公司的Magics軟件中，完成針對(duì)于增材制造過程的設(shè)計(jì)修改，并將原來兩部分零件合二為一，消除了釬焊步驟。另外，還在設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上添加了供后處理要去除的余量。

新的擠出頭通過雷尼紹的AM250制造出來，選擇性激光熔化（SLM）技術(shù)能夠制造出高密度的金屬零件。零件被打印出來后，通過電火花線切割技術(shù)將零件與基臺(tái)分離開。然后通過超聲波的方式將多余的金屬粉末清洗掉，接著是表面處理，后送至熱處理。

熱處理后的擠出頭接近所需的終幾何形狀，這與鑄造有點(diǎn)像，然后Frazer Nash公司通過車床來精確地把粗糙的零件加工到所需的公差范圍內(nèi)。后，他們?cè)诹慵膬?nèi)部和外部進(jìn)行拋光達(dá)到終的零件要求。

在這個(gè)過程中，3D打印后所需要的后處理看起來并不簡(jiǎn)單，只所以金屬3D打印比傳統(tǒng)加工方式仍具備優(yōu)勢(shì)是因?yàn)閷蓚€(gè)零件合二為一減少了焊接需求，并且更容易達(dá)到尺寸公差的要求。除此之外，金屬3D打印近凈形的打印結(jié)果也減少了材料去除過程中的浪費(fèi)。