易加三維金屬3D打印高性能定制剎車盤,，高鐵應(yīng)用前景廣闊

2022年5月19日,，南極熊獲悉,，國產(chǎn)3D打印機(jī)制造商易加三維Eplus3D通過最新的客戶項目在鐵路領(lǐng)域首次亮相。

Eplus3D公司與一家鐵路公司密切合作,，使用大尺寸的EP-M650系統(tǒng)3D打印了一套終端應(yīng)用到火車上的定制剎車盤,。每個尺寸為Φ648 x 90mm3的部件是用24CrNiMo合金鋼打印的，從開始到結(jié)束的總建造時間為631小時,。

這一使用案例是Eplus3D公司眾多3D打印應(yīng)用中的最新案例,，據(jù)說與傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式相比，這種增材制造的剎車盤成本更低,，交貨時間更短,。

△EP-M650  3D打印機(jī)。圖片來自Eplus3D,。

對高性能制動盤的需求

與航空航天和汽車一樣,，鐵路行業(yè)也需要應(yīng)用到高性能的金屬部件。如今高速列車的最高速度約為350公里/小時或以上，每節(jié)車廂重約60噸,。因此,，移動的列車背后有巨大的慣性和動能，這使得在短時間內(nèi)制動和停車變得非常困難,。

制動盤的工作原理很簡單,，就是相互擠壓，產(chǎn)生摩擦力來抵消火車車輪的旋轉(zhuǎn),。不幸的是,，摩擦?xí)�產(chǎn)生大量熱量，因此制動盤（和制動片）經(jīng)常需要承受大約900°C的高溫,。它們還被設(shè)計為在各種惡劣的環(huán)境中工作,，包括雨、雪,、沙塵暴和暴曬天氣,。

今天的許多制動盤是由鋼合金制成的，并通過傳統(tǒng)工藝,，如金屬鑄造和鍛造制造,。雖然這些方法確實(shí)提供了出色的機(jī)械性能和表面處理，但它們也存在生產(chǎn)周期過長的問題,。在采購替換用的備件時,，這尤其麻煩，因?yàn)榻回浛赡苄枰獛讉�月的時間,，而供應(yīng)鏈的每一步都會增加成本,。

△構(gòu)建室中的3D打印剎車盤。照片來自Eplus3D,。

鐵路部門的一個新工具

采用增材制造的方法,，Eplus3D利用其EP-M650 3D打印機(jī)，這是一個四激光粉末床融合系統(tǒng),，具有655 x 655 x800毫米的大尺寸構(gòu)建體積,。

這款機(jī)器兼容大量的金屬粉末，如鈦,、鋁,、鉻鎳鐵合金、鈷鉻合金等,。該項目使用的24CrNiMo鋼以其高抗拉強(qiáng)度,、斷裂韌性和出色的熱穩(wěn)定性而聞名，這些都是制動盤的關(guān)鍵性能,。

除了縮短交貨時間和降低生產(chǎn)成本之外,，使用3D打印技術(shù)在提升零件性能方面也有一些好處,。據(jù)Eplus3D稱，由于高功率激光束的反應(yīng)性,，3D打印的剎車盤提供了更好的密度,，從而產(chǎn)生了更好的機(jī)械和摩擦性能。由于表面特征和孔是作為一個整體部件打印的,，制動盤也被發(fā)現(xiàn)具有更好的散熱性,。

最終，Eplus3D看到了其3D打印機(jī)在機(jī)車車輛領(lǐng)域的光明前景,，提供了一種新的和改進(jìn)的方法,，在不犧牲零件性能的情況下制造了關(guān)鍵備件。

△數(shù)字剎車盤設(shè)計,。圖片來自Eplus3D,。

即便如此，Eplus3D也不是第一家在運(yùn)輸領(lǐng)域利用增材制造技術(shù)的公司,。就在最近,，總部位于法國的機(jī)車車輛制造商阿爾斯通公司采用了Stratasys公司的FDM 3D打印技術(shù)來簡化其自身的備件生產(chǎn)過程。該公司的最新項目之一是為阿爾及利亞的Sétif Tramways生產(chǎn)一套緊急備件,，大大縮短了交貨時間,，為SétifTramways節(jié)省了數(shù)千美元的制造成本。

在其他地方,，技術(shù)公司ARMOR的增材制造材料部門Kimya使用3D打印技術(shù)為一家不知名的鐵路供應(yīng)商生產(chǎn)一個舊款的保護(hù)罩部件,。該保護(hù)罩開發(fā)于1982年，其模具已不復(fù)存在,，因此在用PEEK材料進(jìn)行3D打印之前,，必須從頭開始重新設(shè)計備件。