義大利液壓製造商分析何時使用金屬3D列印技術製造液壓件

製造液壓零部件的方式通常包括對鑄造件進行機加工，以及對金屬棒料進行機加工。然而，從空客宣布的飛機擾流器3D列印液壓件量產計劃中，我們可以感受到金屬3D列印這種增材製造技術已悄然成為液壓件製造領域中的正式「成員」。那麼，當企業需要製造液壓零部件時，究竟是使用傳統的製造技術，還是採用金屬3D列印技術呢？義大利液壓製造商Aidro Hydraulic的專家對此分享了一些經驗。

減材 or 增材？

客戶需求是出發點

Aidro Hydraulic公司1982年成立，成立以來一直專註於設計和生產液壓系統中的零部件，所推出的液壓閥體產品包括方向閥、止回閥、流量閥、壓力閥和比例閥。2017年，Aidro Hydraulic 在35年液壓零部件傳統製造經驗的基礎上正式推出了金屬3D列印的液壓產品，其中包括3D列印的液壓閥體。

圖片來源：Aidro Hydraulic

現在，無論增材製造技術還是以機加工為主的減材製造技術都已在Aidro Hydraulic生產線中得到應用。那麼，Aidro Hydraulic 是如何在兩種技術之間做選擇的呢？對於這個問題，Aidro Hydraulic公司是從客戶的具體需求出發進行考慮的，在確定使用哪一種製造技術之前，他們會對考慮以下幾個因素：

生產數量：傳統製造技術適合大規模生產，對於小批量的複雜液壓件3D列印技術則更經濟。

交期：用CNC機床加工金屬棒料，製造周期為30-60天；如果是對液壓鑄造件進行加工，那麼從鑄造到完成加工的周期為6-12個月；用金屬3D列印技術製造複雜液壓件的周期可以縮短至幾天之內，如果列印件需要進行機加工，則周期需要增加1-2周。

材料選擇：液壓零部件的製造材料必須具有足夠的強度和耐腐蝕性，才能安全地應對液壓系統的高壓，傳統液壓技術中最常用的材料是碳鋼，不鏽鋼和鋁。 金屬3D列印設備可加工的材料包括：不鏽鋼（AISI316L）、鋁、鈦（Ti6Al4V）、鉻鎳鐵合金（625或718）、馬氏鋼...

原型設計：如果客戶要製造的液壓件是用於設計驗證的原型，那麼，金屬3D列印技術則更具靈活性，它的價值在於可以短時間內同時列印出不同型號的設計原型。

Aidro Hydraulic 曾經服務過一家企業客戶，客戶當時的要求製造出少量堆疊式的減壓閥。該閥體的傳統標準品由鍍鋅鋼鐵製成，在需求數量少的情況下使用傳統加工方式的成本相對昂貴，並且交期較長。在此情況下，Aidro Hydraulic 採用了增材製造技術為客戶製造這些減壓閥，列印材料為AISI316L不鏽鋼。

圖片來源：Aidro Hydraulic

Aidro Hydraulic 針對增材製造技術對減壓閥進行了重新設計，設計的結果是閥體的重量減少60%，閥體的結構壁與原始閥體相比擁有相當的力學性能。此外，Aidro Hydraulic用250bar的壓力對金屬3D列印的閥體進行了測試，測試結果達到傳統閥體的水平。

Aidro Hydraulic針對這個減壓閥，對減材製造技術和增材製造技術各自的優勢分析如下：

資料來源：Aidro Hydraulic

從這個對比圖中我們可以看到，Aidro Hydraulic 推出金屬3D列印液壓產品的原因不僅是為了應對客戶的小批量生產需求。當使用金屬3D列印技術時，Aidro Hydraulic的設計師在進行產品設計時也獲得了更大的空間，這有助於提升液壓系統的性能。這一點，也是被空客這樣的液壓件應用客戶所看重的一個因素。3D科學谷了解到，空客與其合作夥伴針對增材製造技術對其飛機擾流器液壓元件進行了多年的設計優化，得到的3D列印液壓件與原來的液壓件相比重量減輕了35%，3D列印的液壓件使液壓系統的效率得以優化，產生更少的熱量，降低噪音，同時對液壓動力的要求更少。

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