9月10日-12日,TCT深圳展顺利举办。作为本次展会的首场同期论坛,《烧结与3D打印技术应用论坛》邀请了来自华中科技大学、深圳大学、赛诺动力、昆山耀德和惠普的专家,带来一线成果与挑战剖析,展现材料、工艺与应用之间的紧密联动。议题覆盖:金属粘结剂喷射3D打印、陶瓷液材3D打印、烧结炉的选型、液压元件应用等,为有志于通过3D打印与烧结相结合的工艺实现产品创新与突破的参会者提供了充足的技术养分。
其中,赛诺动力联合创始人/CEO马赫以《金属增材技术在液压元件应用的前景与挑战》为题所做的分享,通过量化分析,揭示了3D打印技术为液压阀体颠覆性设计与创新带来的直接效益及易被忽视的附加效益。粘结剂喷射3D打印技术在这一领域应用的底层逻辑,将为更多细分工业领域的产品创新带来启示。本期3D科学谷将分享其中的精彩洞见。
“ 3D Science Valley 白皮书 图文解析
液压元件的本质是复杂的流体通道网络,传统制造模式长期受工艺约束——为实现内部管路连接,需通过机械加工在金属阀块内部钻出“工艺孔”(非功能性管道),导致结构冗余。3D打印技术的出现,从产品设计源头打破了这一限制,带来了从设计到制造的范式转变。
同时,3D打印技术在液压元件制造领域仍存在有待解决的挑战,包括:制造成本高,设计与制造脱节,优势未得到充分量化。这些挑战的存在会进而导致市场缺乏信心。在本次论坛中,赛诺动力通过应用案例,对3D打印重构液压元件的价值进行了量化分析,一定程度上回应了当前挑战,有助于将3D打印技术的价值更好地传递给液压元件制造用户。
l 从“冗余结构”到“功能优先”:工艺孔与重量的锐减
传统液压阀块需通过工艺孔实现内部管路的连接逻辑,而3D打印通过“分层制造”的特性,可直接制造出错综复杂的管路。以某锻压设备阀块的传统制造方式与3D打印制造方式相比,工艺孔从6个降至0;重量也从15公斤降至1.5公斤,3D打印阀块仅为传统产品重量的10%。这些改变带来的附加效益是,大幅降低材料消耗与物流成本。在该案例中,一个3D打印液压阀块从中国到美国的运输成本为45元,仅为传统阀块(450元)的10%。尤其出口场景下,轻量化可显著节约跨国运输费用。
l “极致优化”带来的商业化可行性
现阶段,每公斤材料的增材制造单价显著高于传统制造方式。赛诺动力仍以上述锻压设备阀块为例进行对比分析:传统工艺制造单价为25元/kg,而3D打印(基于粘结剂喷射技术)单价为200元/kg,但通过对产品设计进行“极致优化”,最终产品的制造成本控制为300元,而传统阀块则为375元。
l 流体效率跃升:降低能量损失、能耗节约
降低能量损失是液压元件的特殊需求。通俗来讲,当液体在管道中传动时,我们希望流体在管道内的运行效率更高。液压系统的能量损失主要源于流体在管道内的摩擦阻力。3D打印-增材制造可实现设计符合流体动力学的光滑流道,从而有效降低压力损失。
赛诺动力的演讲中提到,对于使用液压元件的下游用户而言,能耗是考量因素之一。例如,某锻压设备需要两个阀块,如果该用户一年使用设备达2000小时,一个3D打印阀块一年所带来的能耗节约就已多于制造成本,尤其在欧美市场,产品的节能属性是客户所关注的。这也是3D打印阀块的附加价值。
l 降低后续加工难度,提升产品性能
增材制造技术能够实现传统工艺无法实现的特殊复杂设计。例如赛诺动力分享的“虫穴状盘旋管道”案例,这是一种创新性的设计思路,通过轴承支撑结构将关键零件加工精度从1~2微米放宽至5-8微米,既降低了加工难度和加工成本,又实现了产品性能的提升。
为促进3D打印技术向液压元件领域的价值传递,赛诺动力提出了“软件+生态”的路径:通过算法驱动的设计工具Manifold Master(歧管大师)降低增材制造液压元件的设计门槛,依托云端平台连接设计与制造,加速技术落地。
l 让复杂流道设计“平民化”
这款设计软件可自动生成仿生管路流道——用户输入一些边界条件,1小时左右可完成管路的优化设计。用户无需精通复杂的曲面建模及CAD技能。未来,赛诺动力希望将这一技术进一步优化,打造为云端SaaS平台,帮助行业用户通过该方法将设计边界做到极致,加速3D打印技术在液压元件制造中的应用。
正如赛诺动力在论坛中所分享的,3D打印为液压元件制造带来的不仅是工艺上的革新,更是从“冗余结构”到“功能优先”的设计思维重构。尽管当前仍面临成本、设计协同等挑战,但通过“极致优化”以及增材制造产业链上下游的共同努力,3D打印正逐步将技术潜力转化为可量化的产业价值。同时,该领域也需要更多懂增材制造技术并深入了解液压元件制造的人才参与其中,共同推动液压元件行业实现从“设计跟随制造”到“设计定义制造”的跨越,为工业领域的创新突破注入持久动力。
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