金屬3D打印如何實(shí)現(xiàn)徑向柱塞泵的創(chuàng)新？

金屬增材制造（AM）技術(shù)為流體動(dòng)力行業(yè)的設(shè)計(jì)開創(chuàng)了許多新機(jī)遇,，使得重新設(shè)計(jì)這些產(chǎn)品成為可能,，從而創(chuàng)造出最新的“最先進(jìn)”的產(chǎn)品。 不僅滿足航空航天領(lǐng)域輕量化的需求,，還滿足其他工業(yè)領(lǐng)域更高的經(jīng)濟(jì)性的需求,。

實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)制造所不能及
傳統(tǒng)上，流體動(dòng)力行業(yè)的產(chǎn)品應(yīng)用可以按照不同的市場(chǎng)領(lǐng)域來看,，粗略的分類包括航空航天和其他工業(yè),，而不同的市場(chǎng)應(yīng)用，對(duì)流體動(dòng)力的產(chǎn)品功能訴求也有差異,。為了達(dá)到輕量化的目的,，航空航天領(lǐng)域的產(chǎn)品必須使用高成本的原材料，如鈦和如球頭銑削這樣昂貴的表面加工,， 這樣做的結(jié)果是更昂貴的產(chǎn)品,。

可以說航空航天對(duì)輕量化的產(chǎn)品更加青睞，而其他工業(yè)則對(duì)輕量化的敏感程度要低很多,。 不過在流體動(dòng)力產(chǎn)品方面,，還是有很多共同的要求，如性能,、效率和可靠性,。

很多時(shí)候，我們關(guān)注3D打印技術(shù)是因?yàn)檫@種技術(shù)可以為重要的行業(yè)尤其是航空航天行業(yè)提供潛在的價(jià)值優(yōu)勢(shì),，所以我們的視線圍繞著航空,、航天和國(guó)防領(lǐng)域的需求來挖掘3D打印的潛力,，從而我們?nèi)菀缀雎阅切��?duì)制造成本比較敏感的應(yīng)用市場(chǎng)（如汽車、工程機(jī)械等行業(yè)）的潛在利益,。

不過有時(shí)候3D打印不僅僅可以滿足航空航天行業(yè)的需求,，也可以滿足其他工業(yè)領(lǐng)域的需求。3D科學(xué)谷以電液伺服閥（EHSV）為例,，電液伺服閥既是電液轉(zhuǎn)換元件,，又是功率放大元件，它能夠把微小的電氣信號(hào)轉(zhuǎn)換成大功率的液壓能輸出,。包括Moog和博世力士樂都通過各種方法將伺服閥的重量減到最低,。但是傳統(tǒng)的減材制造有一個(gè)特點(diǎn)，那就是當(dāng)設(shè)計(jì)優(yōu)化到極限的時(shí)候,，重量就不能再被減少,。

英國(guó)的Domin公司專注于通過金屬3D打印來開發(fā)流體動(dòng)力零件。Domin公司設(shè)計(jì)并測(cè)試了一臺(tái)輕型高功率和高扭矩定量泵,。這是臺(tái)要求高效率,、低轉(zhuǎn)速（4,000 rpm）和高扭矩正排量泵。Domin通過金屬增材制造（AM）技術(shù)優(yōu)化了固定容積泵的設(shè)計(jì),。

通過結(jié)合設(shè)計(jì)軟件,、有限元分析軟件和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件，Domin能夠設(shè)計(jì)和制造功率密度為23 kW / kg,，扭矩為40 Nm,，排量為14 cc / rev的泵。

柱塞泵是液壓系統(tǒng)的一個(gè)重要裝置,。它依靠柱塞在缸體中往復(fù)運(yùn)動(dòng),，使密封工作容腔的容積發(fā)生變化來實(shí)現(xiàn)吸油、壓油,。柱塞泵具有額定壓力高,、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高和流量調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn),。徑向柱塞泵可分為閥配流與軸配流兩大類,。徑向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)克服了如軸向柱塞泵滑靴偏磨的問題。使其抗沖擊能力大幅度提高,。

在上個(gè)世紀(jì),，雖然在徑向柱塞泵的開發(fā)方面進(jìn)行了大量的工作，但是現(xiàn)有的制造技術(shù)卻無法實(shí)現(xiàn)十分復(fù)雜的細(xì)節(jié),。金屬3D打印技術(shù)允許Domin從最初的流體原理來提升泵的性能,，通過3D打印的創(chuàng)新應(yīng)用來制造泵高效輕便的換向元件。

為了能夠設(shè)計(jì)具有可靠使用壽命的高效泵,，需要對(duì)徑向柱塞泵內(nèi)的設(shè)計(jì)提煉出一套復(fù)雜的折衷方案,。最有效的方法就是使用一個(gè)由沿長(zhǎng)度方向壓力平衡的樞軸組成的泵,。然而，為了做到這一點(diǎn),，樞軸需要一個(gè)非常復(fù)雜的液壓換向,，這些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)只能通過金屬3D打印技術(shù)來實(shí)現(xiàn),。

Domin公司的項(xiàng)目通過金屬3D打印證明了徑向柱塞泵設(shè)計(jì)的創(chuàng)新應(yīng)用,。 以金屬3D打印作為關(guān)鍵制造技術(shù)和設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新的原則正在為液壓行業(yè)帶來全新的面貌。

來源：3D科學(xué)谷
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