案例：金屬增材制造如何優(yōu)化流體歧管,？

來(lái)源：3DSYSTEMS  

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(lèi)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,，還減少了最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)得的干擾力最高降低了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),。

下載3DSYSTEMS  的執(zhí)行簡(jiǎn)報(bào)，了解如何將金屬增材制造(AM)發(fā)展為用作受高度監(jiān)管行業(yè)中認(rèn)證部件的驗(yàn)證工藝,。

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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)最大程度減少連接點(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(chē)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�組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(zhuān)門(mén)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)期功能的理論最佳形式來(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最佳實(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(hù)提供內(nèi)置增材制造專(zhuān)業(yè)知識(shí),，向任何增材制造熟練程度的用戶(hù)推薦使用,。對(duì)于專(zhuān)業(yè)參數(shù)解決方案，建議咨詢(xún)3D Systems應(yīng)用創(chuàng)新小組的專(zhuān)家獲取最佳結(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(zhuān)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(zhuān)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(zhuān)家主導(dǎo)技術(shù)轉(zhuǎn)讓和部門(mén)間溝通
  

為了您能夠以最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(zhuān)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(zhuān)家和后處理專(zhuān)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。