【案例】 3D打印技術用于制造農(nóng)業(yè)機械液壓歧管

近年來，增材制造技術在復雜液壓件制造領域的應用得到了發(fā)展。在過去幾年中，我們看到了空客公司在推動3D打印飛機擾流板液壓件研發(fā)項目中所起到的積極作用；了解到意大利賽車制造企業(yè)在賽車中使用增材制造的液壓系統(tǒng)；也看到了著名先進液壓件制造企業(yè)穆格在復雜液壓件設計創(chuàng)新與增材制造發(fā)面所做的全面探索，還看到另一家著名液壓傳動和控制系統(tǒng)制造商派克漢尼汾在其在總部附近開設了可以探索增材制造技術的“先進制造學習和開發(fā)中心”。

可以說，金屬3D打印在液壓件制造領域的發(fā)展，一方面受到了液壓件應用企業(yè)在輕量化與性能提升方面的需求的拉動，另一方面，也得益于液壓系統(tǒng)制造企業(yè)在產(chǎn)品創(chuàng)新方面進行的嘗試與努力。意大利aidro hydraulics就是一家這樣的企業(yè)。在該公司的推動下，3D打印技術正逐漸被應用于農(nóng)業(yè)機械行業(yè)。

▲aidro hydraulics 為農(nóng)業(yè)機械客戶制造的3D打印液壓閥塊，打印設備為EOS M 290

市場研究顯示，增材制造技術對于國際上部分農(nóng)業(yè)機械制造商來說并不陌生。例如，德國農(nóng)業(yè)機械制造商Amazone 曾通過拓撲優(yōu)化技術和voxeljet 公司的3DP 3D打印技術制造的砂模、砂芯，從而制造出某款農(nóng)業(yè)機械的大型輕量化機架鑄件。美國農(nóng)業(yè)機械制造商約翰迪爾（JOHN DEERE）在原型制造，夾具制造以及備品備件制造中都應用了3D打印技術。3D科學谷延伸閱讀：案例 l 3D打印砂模解決輕量化大型鑄件快速制造的挑戰(zhàn)

意大利液壓制造商aidro hydraulics公司生產(chǎn)的液壓閥體產(chǎn)品被應用在農(nóng)業(yè)機械、航空航天、石油鉆進、汽車制造等工業(yè)領域。aidro hydraulics在2017年正式推出了金屬3D打印液壓閥體產(chǎn)品，農(nóng)業(yè)機械行業(yè)也是該公司3D打印液壓產(chǎn)品的重點應用方向。

在應用金屬3D打印技術進行液壓產(chǎn)品創(chuàng)新時，aidro hydraulics的增材制造團隊對于如何充分利用粉末床選擇性激光熔化金屬3D打印技術對農(nóng)業(yè)機械中用到的液壓歧管進行優(yōu)化做了新的思考。

▲傳統(tǒng)液壓歧管（左）和3D打印液壓歧管（右）

最終，他們設計出與上一代傳統(tǒng)農(nóng)機液壓歧管具有完全相同功能的產(chǎn)品。該產(chǎn)品可以控制帶有兩個電磁閥和兩個先導式止回閥的雙作用氣缸。aidro hydraulics公司表示，與傳統(tǒng)液壓歧管相比，3D打印的液壓歧管重量減輕了75％，體積下降了50%。其測試結果如下：

· 在壓力測試中運行良好
· 拉伸強度、延伸率、沖擊韌性和硬度等力學性能均優(yōu)于傳統(tǒng)歧管
· 材料的密度是99.7％

3D打印液壓歧管的內(nèi)部通道的圓形彎曲形狀與傳統(tǒng)歧管中通過交叉鉆孔加工方式而形成的尖銳彎角相比，能夠減少湍流現(xiàn)象，這使得3D打印液壓歧管性能可與傳統(tǒng)歧管相媲美，甚至超越傳統(tǒng)產(chǎn)品。

這些3D打印的液壓歧管打印材料為鑄造鋁合金材料 AlSi10Mg，該材料具有良好的強度和熱性能，并且重量輕。這類合金材料通常用于薄壁和復雜幾何形狀零件的制造。

公開資料顯示，我國液壓市場規(guī)模居全球第一，下游主要為工程機械和農(nóng)機機械。從液壓元件的下游應用需求占比來看，工程機械液壓件占到液壓件總額近42.5%，農(nóng)機約占21.28%。在2012年時，我國農(nóng)機總產(chǎn)值就已達到3382.40億元，超越歐盟和美國，成為全球第一農(nóng)機制造大國。

農(nóng)業(yè)機械本身形態(tài)多樣，結構復雜，工作條件惡劣。農(nóng)機對液壓元件有許多特殊要求，如可靠性高。農(nóng)機對液壓技術的需求主要包括節(jié)能技術、靜液壓驅(qū)動技術和無泄漏技術等?？蓱靡簤杭霓r(nóng)業(yè)機械涵蓋大功率拖拉機及其作業(yè)機具、裝載機、清淤機、平地機等基本建設機械，大型植保機械、高產(chǎn)作物栽培和收獲機械、農(nóng)業(yè)機器人、牧業(yè)機械等眾多產(chǎn)品類型。

值得注意的是，由于我國農(nóng)民購買力低，限制了液壓技術在農(nóng)業(yè)機械上的應用。采用液壓技術的農(nóng)機檔次提高了，價格也隨之提高。為滿足國內(nèi)市場需求，主機廠不得不以降低配置、改變配置來換取市場占有率。

而隨著我國新型城鎮(zhèn)化的推進，未來我國農(nóng)機補貼有望長期延續(xù)。這樣利好的大環(huán)境下，有利于推動農(nóng)民對于更為先進的農(nóng)業(yè)機械的需求，也有利于我國農(nóng)機行業(yè)繼續(xù)對液壓行業(yè)起到拉動作用。同時，這對推動增材制造技術走進農(nóng)機液壓件制造領域起到了積極作用。

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來源：3D科學谷