意大利Aidro Hydraulics利用3D打印技術(shù)制造液壓元件

來源：EOS

意大利液壓元件制造商Aidro Hydraulics已運用增材制造技術(shù)，創(chuàng)造新一代液壓解決方案。公司的目標(biāo)是超越傳統(tǒng)生產(chǎn)的極限，特別是針對類似于歧管這樣的復(fù)雜元件，同時實現(xiàn)更快的響應(yīng)時間和更好的性能。

AidroHydraulics于2017年引入EOS M290，通過增材制造技術(shù)，能夠設(shè)計和打印具有復(fù)雜幾何形狀的定制解決方案。輕型緊湊型液壓產(chǎn)品可將多個部件集成為一體，增材制造已被證明是理想的，特別適用于特定應(yīng)用的小批量零件的生產(chǎn)。AidroHydraulics擁有超過35年的行業(yè)經(jīng)驗，將增材制造視為未來發(fā)展的理想選擇。為了充分利用增材制造的優(yōu)勢，該公司正在設(shè)計3D打印金屬護套，可在幾個小時內(nèi)制作出原型。

上圖顯示了3D打印不銹鋼歧管。這是一個如何使用不同的和創(chuàng)新的設(shè)計方法重新設(shè)計傳統(tǒng)的液壓閥塊的例子。通過將閥門放置在需要的地方，根據(jù)需要連接這些閥門。此外，閥塊的內(nèi)部通道進(jìn)行了優(yōu)化，以改善流量和節(jié)省空間，因為不再需要開輔助工藝孔，所以也同時消除了流體外漏的潛在風(fēng)險。

不僅如此，Aidro Hydraulics還進(jìn)行了其他案例研究，通過與傳統(tǒng)生產(chǎn)方法（鑄造和CNC）的比較，分析了3D打印的優(yōu)點。

傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式從一塊金屬材料開始，通過傳統(tǒng)制造方法加工去除外部多余部分以獲得所需形狀，然后鉆出供液壓流體流通的內(nèi)部管路。想要精確地鉆出這些管路非常困難，管路需要在特定點準(zhǔn)確交匯，但在一些“盲”鉆位置上，管路時常無法精確對準(zhǔn)。此外，鉆洞時需要開工藝孔并在最后加以密封，這就導(dǎo)致組件有可能在工藝孔的位置發(fā)生泄漏。

而利用增材制造的生產(chǎn)方式，通過液壓閥塊的內(nèi)部管道經(jīng)過了設(shè)計優(yōu)化，內(nèi)部管路中的液流得到改善，整個閥塊的體積也比傳統(tǒng)設(shè)計的閥塊更小了，潛在的液體泄漏問題也得以避免。

另外，在整個加工流程下，利用傳統(tǒng)制造方法從金屬塊加工到成品需要幾個月（從6到12個月），然而使用3D打印技術(shù)，液壓部件的打印將在幾天內(nèi)完成。如果部件需要印刷或噴涂加工，完成時間可能會增加1-2周。

就成本而言，增材制造對于制造小批量、小體積的液壓元件而言，制造成本明顯更低。就原型而言，3D打印允許您同時打印同一原型的不同型號。

液壓產(chǎn)品的材料必須具有足夠的強度和耐腐蝕性，才能安全地處理液壓系統(tǒng)的高壓力。最常見的材料是碳鋼，不銹鋼和鋁。3D打印能夠通過相同的生產(chǎn)流程提供更廣泛的材料選擇。因此，可以選擇不銹鋼（316L，17-4PH），鋁合金（AlSi10Mg），鈦合金（Ti6Al4V），高溫鎳基合金（IN625 或 IN718）或馬氏體時效鋼。

在另一個特定的測試中，要重新設(shè)計3D打印的歧管，以便打出更輕的物體。增材制造所需的生產(chǎn)材料大量減少，閥門的最終重量減少了60％。通過添加減壓筒，減少不銹鋼閥產(chǎn)生直接操作壓力，而通常，標(biāo)準(zhǔn)減壓閥由鍍鋅鋼制成。此外，在壓力測試過程中，3D打印閥提供了與傳統(tǒng)閥門相同的結(jié)果。

Aidro Hydraulics使用鋁合金進(jìn)行3D打印
為了測試增材制造提供的各種材料，液壓閥采用不銹鋼，鋁合金和馬氏體時效鋼進(jìn)行3D打印。不銹鋼材料具有很高的抗腐蝕性，廣泛用于石油和天然氣以及海軍領(lǐng)域等特殊應(yīng)用。鋁的特點是重量輕，馬氏體時效鋼已知具有優(yōu)異的強度和硬度，而不會失去其延展性。

“我們已經(jīng)看到的優(yōu)勢是，輕量化的鋁合金，也許是最輕并具有良好的機械性能的材料，”Aidro Hydraulics的CEO ValeriaTirelli表示，“事實上，我們能夠設(shè)計和打印像普通的傳統(tǒng)歧管一樣250 bar的液壓歧管。此外，由于非常精確的設(shè)計，伴隨著深入的有限元分析研究，我們成功地生產(chǎn)出可在更高壓力下工作的液壓元件解決方案。在傳統(tǒng)的液壓領(lǐng)域，人們相信鋁合金不適用于高壓，但是由于AM和新的設(shè)計方法，我們?nèi)〉昧朔浅：玫某晒！?br />
AidroHydraulics主要使用不銹鋼和鋁合金，特別是AlSi10Mg，這是3D打印中最常見的鋁合金。另外，即將推出F357鋁合金（AlSi7Mg0.6）不含鈹。

“對于3D打印鋁合金，我們專注于優(yōu)化重量，”ValeriaTirelli表示， “例如，我們設(shè)計了一個用于手持設(shè)備應(yīng)用的液壓歧管，與傳統(tǒng)歧管相比，我們實現(xiàn)了70％的重量減輕。不過，我們也有興趣嘗試研究中心正在開發(fā)的新材料。“