12臺(tái)金屬3D打印設(shè)備助力穆格實(shí)現(xiàn)液壓元件性能升級(jí)
發(fā)布時(shí)間：
2023-01-11 12:45
3D打印在流體動(dòng)力部件制造中的應(yīng)用日益廣泛，液壓元件是其中一個(gè)應(yīng)用方向。
工程和制造公司穆格(Moog)是設(shè)計(jì)、制造和銷(xiāo)售高性能液壓閥產(chǎn)品的領(lǐng)導(dǎo)者，在航空航天領(lǐng)域尤其活躍。穆格建立了內(nèi)部增材制造中心，中心擁有12臺(tái)粉末床選區(qū)激光熔化金屬3D打印設(shè)備，以及近10臺(tái)非金屬3D打印設(shè)備。在過(guò)去的十年中，穆格一直通過(guò)研發(fā)中心、計(jì)量與材料分析實(shí)驗(yàn)室、應(yīng)力消除熱處理爐來(lái)開(kāi)展增材制造液壓元件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、后處理以及檢測(cè)工作。
穆格增材制造中心的金屬3D打印設(shè)備。
來(lái)源：Fluid Power World
制造與傳統(tǒng)產(chǎn)品不同的液壓元件
穆格自2013年成立第一個(gè)研發(fā)中心以來(lái)就一直積極從事金屬增材制造業(yè)務(wù)。后來(lái)穆格決定將兩處增材制造設(shè)施進(jìn)行合并，在2018年成立了新的增材制造中心，從而提高利用增材制造技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新的能力。
穆格的產(chǎn)品組合中有大量的液壓產(chǎn)品，因此增材制造中心開(kāi)展了金屬3D打印技術(shù)在液壓元件制造中的應(yīng)用。
穆格開(kāi)發(fā)的金屬3D打印液壓元件。來(lái)源：穆格
例如，穆格通過(guò)金屬3D打印設(shè)備直接制造集成流體通道的液壓歧管，這是傳統(tǒng)制造方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。穆格專(zhuān)為增材制造而設(shè)計(jì)的液壓歧管，將多個(gè)組件集成為一個(gè)整體設(shè)計(jì)，具有顯著的重量減輕與緊湊的尺寸，并具有更高的流動(dòng)性能。在制造過(guò)程中，功能集成的設(shè)計(jì)，消除了零件焊接需求。
另一個(gè)典型應(yīng)用案例是通過(guò)金屬3D打印技術(shù)制造擾流板伺服控制制動(dòng)器中的液壓油缸，材料為15-5PH不銹鋼。穆格基于一個(gè)不銹鋼鍛造件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，3D打印液壓油缸的制造時(shí)間縮短至一周內(nèi)。
穆格還與意大利理工學(xué)院(IIT)合作，為HyqReal機(jī)器人開(kāi)發(fā)了集成智能執(zhí)行器(ISA )，增材制造的智能執(zhí)行器滿(mǎn)足了機(jī)器人制造的輕量化和緊湊設(shè)計(jì)的需求。
穆格在應(yīng)用探索中發(fā)現(xiàn)，目前金屬3D打印技術(shù)最適合在需要成本和交貨時(shí)間優(yōu)勢(shì)的應(yīng)用中使用，此外，該技術(shù)在產(chǎn)品性能優(yōu)化方面也起到了積極作用。穆格在設(shè)計(jì)增材制造液壓元件時(shí)優(yōu)化了散熱性能，創(chuàng)建具有更好散熱性能或隔離熱量的產(chǎn)品。
在掌握增材制造優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，穆格發(fā)現(xiàn)液壓零部件制造所用的粉末床金屬3D打印技術(shù)仍存在難以滿(mǎn)足液壓件制造需求之處。比如說(shuō)在表面光潔度方面無(wú)法直接滿(mǎn)足制造需求，穆格在增材制造完成后將進(jìn)行表面加工。而對(duì)于后處理的需求，穆格通常會(huì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就進(jìn)行權(quán)衡，盡量通過(guò)增材制造設(shè)計(jì)原則減少對(duì)后加工的需求。
穆格看到了增材制造技術(shù)在交貨時(shí)間、減輕重量、性能優(yōu)化和復(fù)雜液壓組件制造成本方面所具有的優(yōu)勢(shì)，他們將金屬增材制造視為一種正在增長(zhǎng)的液壓元件制造方式，并投入很多時(shí)間完善液壓元件的增材制造工藝，生產(chǎn)質(zhì)量可重復(fù)、能夠承受流體高壓應(yīng)用的增材制造液壓產(chǎn)品。
3D科學(xué)谷Review
正如穆格在實(shí)踐中所體會(huì)到的那樣，增材制造技術(shù)在實(shí)現(xiàn)液壓元件輕量化、提高流動(dòng)效率、無(wú)模具、可快速迭代等方面具有優(yōu)勢(shì)。
3D打印在液壓領(lǐng)域應(yīng)用的五大優(yōu)勢(shì)
來(lái)源：3D科學(xué)谷《3D打印與液壓行業(yè)白皮書(shū)1.0》
這一切看似簡(jiǎn)單，但實(shí)踐過(guò)程并不容易。液壓制造商必須考慮流體、壓力所帶來(lái)的設(shè)計(jì)復(fù)雜性，考慮如何在系統(tǒng)內(nèi)部定位歧管，內(nèi)部支撐的放置位置等眾多因素。對(duì)于液壓制造商而言，應(yīng)用增材制造技術(shù)的更大難處在于，如何制造根據(jù)“增材制造設(shè)計(jì)思維”開(kāi)發(fā)液壓元件。
傳統(tǒng)液壓元件與3D打印液壓元件在設(shè)計(jì)上有著顯著的不同。以液壓閥為例，傳統(tǒng)液壓閥塊為規(guī)則的長(zhǎng)方塊狀結(jié)構(gòu)，而3D打印液壓歧管帶給人的最直觀印象是不再是規(guī)則的閥塊，而是一組具有不規(guī)則形狀的“管道”。
傳統(tǒng)加工方法的制約某種程度上使得流體與結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化后的液壓零部件加工制造遭遇一定的難度，而仿真技術(shù)與3D打印-增材制造技術(shù)結(jié)合，正在突破著傳統(tǒng)液壓元件設(shè)計(jì)思維與制造的局限性，并推動(dòng)液壓元件設(shè)計(jì)優(yōu)化與性能升級(jí)。
3D科學(xué)谷曾在谷.專(zhuān)欄《仿真技術(shù)與3D打印推動(dòng)液壓元件性能升級(jí)》中，介紹過(guò)仿真技術(shù)如何在3D打印驅(qū)動(dòng)液壓元件性能升級(jí)的道路上發(fā)揮“助推器”的作用。隨著3D打印-增材制造技術(shù)的不斷成熟和應(yīng)用，通過(guò)CFD和FEM在制造前預(yù)測(cè)性能、優(yōu)化設(shè)計(jì)并驗(yàn)證產(chǎn)品行為，泵、閥等零件經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)流體特性拓?fù)鋬?yōu)化、結(jié)構(gòu)拓?fù)漭p量化以及尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)之后通過(guò)增材制造技術(shù)加工出來(lái)。CFD、FEM技術(shù)與增材制造技術(shù)相得益彰，互相成就，共同推動(dòng)液壓零件實(shí)現(xiàn)性能升級(jí)。
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