金屬3D打印?如何優(yōu)化流體歧管？

金屬3D打印如何優(yōu)化流體歧管？

       流體歧管是連接兩個(gè)或多個(gè)流體管道或通道的部件。雖然概念上很簡(jiǎn)單，但此類部件在所屬系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。您可以采用提高流體歧管性能的方式來(lái)提升整個(gè)系統(tǒng)的性能。由于存在局限性，傳統(tǒng)制造工藝經(jīng)常無(wú)法對(duì)流體歧管進(jìn)行優(yōu)化。重量和體積過(guò)大、尖角、滯流區(qū)和多個(gè)易漏連接點(diǎn)等問(wèn)題很常見(jiàn)。

       金屬增材制造(AM)能夠以傳統(tǒng)制造無(wú)法實(shí)現(xiàn)的方法優(yōu)化流體歧管。經(jīng)增材制造優(yōu)化后的部件采用整體設(shè)計(jì)，無(wú)需組裝操作，能夠生產(chǎn)有機(jī)的薄壁形狀，還減少了終組件的重量和體積。這些優(yōu)勢(shì)在半導(dǎo)體設(shè)備等應(yīng)用中尤其有益，半導(dǎo)體設(shè)備的特點(diǎn)是在潔凈環(huán)境中封裝密實(shí)、快速運(yùn)動(dòng)的組件，其包含許多流體管道。增材制造組件旨在提供更好的性能，在一些應(yīng)用中，測(cè)得的干擾力高降低了90%。

       由于對(duì)流體歧管傳統(tǒng)制造的現(xiàn)有設(shè)計(jì)均是針對(duì)這些工藝的局限性而打造，因此通常效率較低。出于此原因，我們建議從頭開(kāi)始設(shè)計(jì)優(yōu)化的增材制造歧管。不過(guò)，好消息是，通常只需要一到兩次設(shè)計(jì)迭代就可以得到可用于增材制造的歧管設(shè)計(jì)。

增材制造流體歧管的示例

       增材制造流體歧管用于各個(gè)行業(yè)中所用的快速運(yùn)動(dòng)組件的流體連接。在這些以性能為主的環(huán)境中，增材制造優(yōu)化所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)是關(guān)鍵。增材制造可以減輕重量來(lái)獲得更好的慣性結(jié)果，消除尖角以更好地控制壓力下降和干擾，并通過(guò)大程度減少連接點(diǎn)來(lái)降低泄漏風(fēng)險(xiǎn)。

推動(dòng)流體歧管應(yīng)用采用增材制造的關(guān)鍵因素

使用增材制造的好處通常是相互關(guān)聯(lián)的。無(wú)論項(xiàng)目的主要目標(biāo)是什么，例如因空間有限而進(jìn)行包裝，都可以通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)策略來(lái)實(shí)現(xiàn)所有這些好處，令產(chǎn)品的表現(xiàn)超越主要目標(biāo)（例如，減輕重量和改善流動(dòng)性）。推動(dòng)流體歧管應(yīng)用采用增材制造的關(guān)鍵因素包括：

●輕量化

  輕量化對(duì)于快速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中的組件尤其有重大影響，例如賽車和半導(dǎo)體設(shè)備，增材制造設(shè)計(jì)策略可以減輕質(zhì)量，同時(shí)保持或提高強(qiáng)度。

●薄壁

  增材制造可實(shí)現(xiàn)低至0.3毫米的壁厚。生產(chǎn)壁厚更薄的部件有助于降低組件重量和成本。

●有機(jī)形狀

  通過(guò)消除尖角，并將形狀從以制造為導(dǎo)向調(diào)整為以性能為導(dǎo)向，減少歧管內(nèi)的湍流和滯流區(qū)。

●減少部件數(shù)量并提高密封防漏性

  增材制造能夠?qū)⒍嗖考M裝件整合為更少的甚至單個(gè)組件。通過(guò)減少或消除組裝作業(yè)，可以消除已知的故障點(diǎn)，從而提高可靠性和組件使用壽命。

壁厚低至0.3毫米

●形式追隨功能

  傳統(tǒng)制造具有一定的局限性。當(dāng)歧管的設(shè)計(jì)專門針對(duì)傳統(tǒng)制造工藝時(shí)，必須相應(yīng)地對(duì)歧管作出調(diào)整，這通常會(huì)增大部件原本所需的占用空間，或者必須降低性能。采用增材制造，可以更加輕松地根據(jù)歧管預(yù)期功能的理論佳形式來(lái)設(shè)計(jì)和制造歧管，從而提升歧管性能。

可采用常用金屬：

?鈦合金等級(jí)5/23

?鉻鎳鐵合金718/625

?鋁

?不銹鋼316L

使用增材制造的好處

輕質(zhì)部件

?無(wú)縫薄壁部件

?形式優(yōu)化設(shè)計(jì)（包括為了流體流動(dòng)拓?fù)鋬?yōu)化而采用生成式設(shè)計(jì)軟件完成的設(shè)計(jì)）

?功能優(yōu)化設(shè)計(jì)（整合其他功能，如電纜導(dǎo)管、管夾等）

?通過(guò)簡(jiǎn)化的生產(chǎn)流程縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間

工作流程解決方案和佳實(shí)踐

1.增材制造設(shè)計(jì)提示

要充分利用增材制造，針對(duì)增材制造開(kāi)展設(shè)計(jì)非常重要。應(yīng)當(dāng)根據(jù)制約因素和您希望實(shí)現(xiàn)的理想功能開(kāi)始設(shè)計(jì)，而不是修改現(xiàn)有設(shè)計(jì)使其適合增材制造。在此基礎(chǔ)上通過(guò)在必要時(shí)添加材料來(lái)創(chuàng)建您所需的形式和功能。這一點(diǎn)與傳統(tǒng)制造方式中在不需要的位置移除材料的方法不同。

2.文件準(zhǔn)備

恰當(dāng)?shù)奈募?zhǔn)備同時(shí)考慮了打印流程和后處理二者。請(qǐng)記住，未來(lái)某些操作可能會(huì)受限，因此應(yīng)該相應(yīng)地作出計(jì)劃。例如，無(wú)法對(duì)內(nèi)部特征執(zhí)行NC操作，因此您可以想想在這一點(diǎn)上如何設(shè)計(jì)部件或準(zhǔn)備文件，以便完美解決此

問(wèn)題。很多時(shí)候，更改設(shè)計(jì)

3.打印設(shè)置和參數(shù)

3D Systems直接金屬打印(DMP)解決方案的參數(shù)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，可以為用戶提供內(nèi)置增材制造專業(yè)知識(shí)，向任何增材制造熟練程度的用戶推薦使用。對(duì)于專業(yè)參數(shù)解決方案，建議咨詢3D Systems應(yīng)用創(chuàng)新小組的專家獲取佳結(jié)果。

4.后處理

關(guān)于為您的應(yīng)用量身定制的后處理建議，我們建議您與應(yīng)用創(chuàng)新小組的專家合作。一般情況下，我們建議使用液體來(lái)清潔和拋光，因?yàn)橐后w清潔和拋光工藝更適合采用增材制造生產(chǎn)的有機(jī)形狀。此外，我們強(qiáng)烈建議從后處理環(huán)節(jié)中獲取相關(guān)反饋，并使用這些見(jiàn)解來(lái)改善和改進(jìn)部件設(shè)計(jì)或文件準(zhǔn)備兩個(gè)方面。

5.解決方案組成部分

打印機(jī)

3D Systems金屬3D打印機(jī)可以作為打印歧管的解決方案。

軟件

3DXpert?是3D Systems的集成式增材制造工作流程軟件，涵蓋從設(shè)計(jì)和文件準(zhǔn)備到打印設(shè)置和參數(shù)的所有流程。

材料

?鈦合金等級(jí)5/23（分別為L(zhǎng)aserForm Ti Gr5 (A)和LaserForm Ti Gr23 (A)）：高強(qiáng)度重量比；耐腐蝕性強(qiáng)

?鉻鎳鐵合金718/625（分別為L(zhǎng)aserForm Ni718 (A) andLaserForm Ni625 (A)/(B)）：在高溫環(huán)境中保持強(qiáng)度

?鋁（LaserForm AlSi10Mg (A)、LaserForm AlSi7Mg0.6(A)和LaserForm AlSi12 (B)）：重量非常輕

?不銹鋼316L (LaserForm 316L (A))：常見(jiàn)工業(yè)材料、耐腐蝕性強(qiáng)、易拋光

6.成功的關(guān)鍵因素

合適的增材制造解決方案只是確保成功的一個(gè)因素。如何上手、集成和實(shí)施增材制造都對(duì)取得成功有影響。

上手–培養(yǎng)一名技術(shù)能手

擁有至少一名經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的內(nèi)部增材制造專家對(duì)于公司成功采用增材制造大有幫助。3D Systems通過(guò)應(yīng)用創(chuàng)新小組提供各種培訓(xùn)，讓您的技術(shù)能手跟上步伐，幫助您開(kāi)啟良好開(kāi)端。

整合–專家主導(dǎo)技術(shù)轉(zhuǎn)讓和部門間溝通

為了您能夠以快的速度利用增材制造進(jìn)行生產(chǎn)，3D Systems的技術(shù)轉(zhuǎn)讓服務(wù)可為您提供專家主導(dǎo)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)支持，以進(jìn)行增材制造和后處理，然后將文檔和知識(shí)轉(zhuǎn)移到您的生產(chǎn)場(chǎng)所。為確保輕松生產(chǎn)，設(shè)計(jì)師、增材制造專家和后處理專家之間定期溝通至關(guān)重要。

實(shí)施–總體擁有成本

增材制造能夠提升性能，并通過(guò)其帶來(lái)的好處（例如減少部件數(shù)量和組裝工作）延長(zhǎng)整個(gè)系統(tǒng)的使用壽命。因此，成功實(shí)施增材制造在于將過(guò)去部件所花費(fèi)的成本轉(zhuǎn)為整體附加價(jià)值。

增材制造能夠提升性能，并通過(guò)其帶來(lái)的好處（例如減少部件數(shù)量和組裝工作）延長(zhǎng)整個(gè)系統(tǒng)的使用壽命。因此，成功實(shí)施增材制造在于將過(guò)去部件所花費(fèi)的成本轉(zhuǎn)為整體附加價(jià)值。

詳情聯(lián)系

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