今天，很多飛機部件都是3D打印的，當(dāng)然，保證這些部件的質(zhì)量是非常重要的。雖然添加劑制造具有巨大的潛力，但確保印刷質(zhì)量和了解如何達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量是一個值得研究的領(lǐng)域。
模擬可以幫助這一點，模擬可以證明和模擬金屬激光熔煉的過程和價值。它不僅有助于減少故障，而且有助于提高零件的質(zhì)量，有助于縮短制造商的學(xué)習(xí)曲線。
你猜怎么著？你不必付這么昂貴的學(xué)費?！?br> 許多制造商不知道如何考慮材料的特性以及這些特性如何影響最終產(chǎn)品或其加工性能。大多數(shù)時候，我們都能得到滿意的印刷效果，基于廠家的不斷嘗試，不斷“交學(xué)費”的結(jié)果。
模擬研究了粉末材料在激光燒結(jié)過程中的行為預(yù)測以及不同材料性能對產(chǎn)品性能的影響。
當(dāng)然，除了材料的特點外，在不同材料添加制造設(shè)備的細(xì)節(jié)上也有許多不同之處。建模和仿真的挑戰(zhàn)是捕捉特定制造商的獨特性。從質(zhì)量和認(rèn)證的角度來看，仿真軟件需要與不同的設(shè)備協(xié)作，根據(jù)物理可量化的機器參數(shù)建立數(shù)據(jù)文件。其他因素，包括粉末后處理變體，也需要考慮性能的添加劑制造結(jié)果。
這帶來了模擬的復(fù)雜性。相對來說，實現(xiàn)材料添加制造建模所需的幾何形狀比較簡單，難點在于實現(xiàn)非常嚴(yán)格的性能標(biāo)準(zhǔn)，包括強度和疲勞性能，尤其是在航空航天領(lǐng)域。
仿真軟件本身也需要不斷優(yōu)化，這就需要整合整個增量制造生態(tài)系統(tǒng)。仿真軟件需要與機器制造商合作，以獲得設(shè)備物理參數(shù)的權(quán)利。需要與材料供應(yīng)商合作，確保材料的科學(xué)指標(biāo)是正確的。它需要與測試專家合作，以確保它正在進(jìn)行中。測試的部件是正確的；需要與用戶合作，以確保更多的預(yù)測與實際結(jié)果相匹配。根據(jù)所有材料、設(shè)備和產(chǎn)品的關(guān)鍵信息，預(yù)測如何改變材料、機器和模型。模擬的最終目標(biāo)是讓人們不需要支付“學(xué)費”，把設(shè)備當(dāng)作測試產(chǎn)品。模擬的目的是為了避免浪費時間、金錢和錯誤。
1.金屬材料3D打印技術(shù)
三維打印的鈦合金大整體主軸承結(jié)構(gòu)等大型零件的金屬材料性能可以達(dá)到或接近鍛件的水平。利用三維打印技術(shù)對渦扇發(fā)動機葉片進(jìn)行修復(fù)，實現(xiàn)了三維打印和零件基體結(jié)合區(qū)域的性能，以滿足零件的要求。與傳統(tǒng)焊接相比，金屬3D打印修復(fù)具有以下特點：
主要結(jié)果如下：(1)熱影響區(qū)小，不影響基體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布；
（2）無需加熱及后續(xù)熱處理;
（3）3D打印結(jié)構(gòu)緊湊，與基體冶金結(jié)合，性能接近零件原始結(jié)構(gòu)。
(4)三維打印區(qū)的組織和性能達(dá)到鍛件的水平；
（5）自動化控制，加工余量少。
1.1 大型鍛件局部3D打印成形
以AP 1000核電主管線為例，要求超低碳氮控不銹鋼整體鍛造。鍛件生產(chǎn)的主要難點是形成兩個噴嘴，鍛件的材料利用率低于15%。受渦輪風(fēng)扇發(fā)動機葉片三維打印修復(fù)技術(shù)的啟發(fā)，核電主管道的成形可以簡化為鍛造或擠壓不銹鋼管+三維打印噴嘴。該方法可大大降低核電主管道的生產(chǎn)難度和成本。
具有局部難成形特性的大型鍛件，如核電主管線和多噴嘴頭，可通過三維打印成形。該方法在保證鍛件整體質(zhì)量的前提下，大大降低了鍛件的生產(chǎn)難度、成本和周期。此外，大鍛件局部三維打印的思想還可以擴展到大鍛件的三維打印拼焊技術(shù)。如果三維打印區(qū)、三維打印區(qū)和基體鍵合區(qū)的金屬材料性能能夠滿足鍛件的要求，說明三維打印焊接鍛件可以替代整體大型鍛件。
1.2 大型鍛件缺陷修復(fù)
大型鍛件表面和內(nèi)部的超標(biāo)缺陷，以及由于材料不足而造成的加工余量不足，可能導(dǎo)致整個鍛件報廢，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和能源浪費。由于焊接組織的性能低于鍛件，鍛件一般不允許補焊，但金屬三維打印技術(shù)的出現(xiàn)改變了這種情況。目前，金屬3D打印的一些材料性能已達(dá)到鍛造水平。如果三維打印結(jié)構(gòu)與鍛造基體的結(jié)合能夠滿足鍛造的要求，可以采用三維打印技術(shù)對大鍛件的缺陷區(qū)域進(jìn)行局部修復(fù)，提高鍛造合格率。未來，隨著3D打印技術(shù)的改進(jìn)，與大型鑄件的允許補焊類似，大型鍛件也允許3D打印和修復(fù)，這將是大型鍛件生產(chǎn)工藝的革命性突破。
1.3 大型零件在線修復(fù)
發(fā)電機轉(zhuǎn)子、渦輪葉片、船用曲軸等大型零部件在使用過程中會出現(xiàn)局部裂紋、磨損和變形。傳統(tǒng)的補焊方法只能通過機加工、預(yù)熱、焊接、機加工、熱處理等工藝進(jìn)行修復(fù)。維修工作需要在大型專業(yè)設(shè)備上進(jìn)行，但維修面積的性能低于原零部件組織的性能，增加了維修成本，維修周期和維修效果不理想。由機器人和3D打印技術(shù)組成的便攜式金屬3D打印設(shè)備，可以改變這種狀況，實現(xiàn)大型零件的現(xiàn)場維修，甚至在線維修。機器人金屬三維印刷技術(shù)修補大部件的具體操作步驟如下：
（1）確定修理方案，對修理區(qū)域進(jìn)行預(yù)處理；
(2)利用三維成像技術(shù)對修復(fù)區(qū)進(jìn)行三維逆向建模；
(3)將修復(fù)區(qū)域的三維模型轉(zhuǎn)化為機械手的運動軌跡。
(4)確定3D打印參數(shù)，定位機器人，修復(fù)；
（5）修補區(qū)域的表面處理和檢查。
復(fù)合材料零件增材制造技術(shù)
目前，材料添加制造的主要目的是制造單一材料的零件，如單一的聚合物材料和單一的金屬材料，目前正向單一陶瓷材料發(fā)展。隨著零件性能要求的提高，復(fù)合材料或梯度材料零件已成為急需開發(fā)的產(chǎn)品。例如，今后需要鈦合金和CoCrMo合金的復(fù)合，不僅要保證人工關(guān)節(jié)具有良好的耐磨界面(CoCrMo合金保證)，而且要與骨組織(Ti合金)具有良好的生物相容性，這就要求人工關(guān)節(jié)具有復(fù)合結(jié)構(gòu)。由于增量制造中微單元的積累過程，每個積累單元可以通過不斷地改變材料來實現(xiàn)不同材料在一個零件中的組合，從而實現(xiàn)受控制造。
并不是每個人都能負(fù)擔(dān)得起自己的3D打印機， 工業(yè)級高精度3d打印機造價昂貴，所以許多公司在他們的產(chǎn)品中增加了3D打印點播服務(wù)。3D打印服務(wù)將您的設(shè)計轉(zhuǎn)化為完全實現(xiàn)的3D打印模型，而無需您自己的設(shè)備。
即使您希望體驗大小、材質(zhì)和復(fù)雜性，3D打印服務(wù)也允許您嘗試更多的類型，而不是單一設(shè)置。因此，如果你想要打印又不想自己投資，那么3D打印服務(wù)將是你不錯的選擇。
盡管時間、價格和能力的細(xì)節(jié)會因您選擇的服務(wù)而有所不同，但所有3D打印服務(wù)都遵循以下一般步驟：
1。在個人CAD程序或3D打印服務(wù)的網(wǎng)站上創(chuàng)建您的設(shè)計。
2、選擇要使用的服務(wù)并發(fā)送您的設(shè)計。
3。根據(jù)您的需要選擇您的材料（每個服務(wù)將提供不同的材料）。
4、等待3D模型的到來！3D打印服務(wù)將打印您的設(shè)計，后期處理，并發(fā)送到您的家門口了。
工業(yè)3D打印機的主要用途是什么？
工業(yè)三維打印機的應(yīng)用對象可以是任何行業(yè)，只要這些行業(yè)需要模型和原型。具體應(yīng)用領(lǐng)域包括：
1.工業(yè)制造：產(chǎn)品概念設(shè)計、原型設(shè)計、產(chǎn)品評審、功能驗證；制作模具原型或直接打印模具，直接打印產(chǎn)品。小型無人駕駛飛行器、3D打印的小型汽車等概念產(chǎn)品相繼問世。家電產(chǎn)品的3D打印模型也用于企業(yè)宣傳和營銷活動。
2。文化創(chuàng)意與數(shù)字娛樂：具有復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)和特殊材料的藝術(shù)表現(xiàn)載體?？苹秒娪啊鞍⒎策_(dá)”使用3D打印來塑造一些人物和道具；3D打印小提琴接近于手工藝。
3。航天國防工業(yè)：直接制造形狀復(fù)雜、尺寸細(xì)、性能特殊的零部件和機構(gòu)。
4.生物醫(yī)學(xué)：人工骨、牙齒、助聽器、假肢等。
5。消費品：設(shè)計和制造珠寶、服裝、鞋類、玩具和創(chuàng)意DIY作品。
6.建筑工程：建筑模型風(fēng)試驗與效果顯示、建筑工程與施工(AEC)模擬。
7。教育：不同學(xué)科實驗和教學(xué)的科學(xué)假設(shè)的模型驗證。在美國的一些中學(xué)、學(xué)院和軍事學(xué)院，3D打印機已被用于教學(xué)和科學(xué)研究。
8。食品工業(yè)：研究人員已經(jīng)開始嘗試印刷巧克力。也許在不久的將來，許多完全相同的食物將與食品3D打印機“打印”。當(dāng)然，到那時，人造食品可能要貴很多倍。
9.個性化定制：基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)下載、電子商務(wù)個性化打印和定制服務(wù).
打破傳統(tǒng)打印模式
“隨著個人終端用戶液態(tài)金屬印刷設(shè)備的設(shè)計、制造和進(jìn)入市場，意味著打印機領(lǐng)域電子電路制造模式的新時代的開啟。劉靜說印刷技術(shù)將廣泛用于家庭、辦公室、學(xué)校、工廠甚至工業(yè)設(shè)計、藝術(shù)探索、文化創(chuàng)意和其他應(yīng)用。
目前，以劉靜為首的研究團(tuán)隊在近10個領(lǐng)域探索了液態(tài)金屬電子打印機的發(fā)展和應(yīng)用價值。液態(tài)金屬印刷機可以實現(xiàn)復(fù)雜的大面積柔性印刷電路板、電子傳感器、電子藝術(shù)、電子裝飾、電子建筑設(shè)計、人物肖像、電路單元、電子賀卡?！皩崟r印刷和制作電子圖案，甚至功能齊全。電子設(shè)備。“劉靜說。
值得一提的是，在本屆展會上發(fā)布的液態(tài)金屬噴墨打印設(shè)備、室溫金屬3D打印機、液態(tài)金屬打印耗材、柔性電子設(shè)計服務(wù)和應(yīng)用等新產(chǎn)品和新技術(shù)，能夠快速制造出電子電路在任意材料和表面上，也吸引了大量的國內(nèi)外工人。制造商、知名投資機構(gòu)和政府部門的關(guān)注。
我們將向中關(guān)村的創(chuàng)始成員推薦液態(tài)金屬打印機，這樣神奇的是，可以在樹葉上甚至在磚上實現(xiàn)印刷功能，為北京的文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)和其他行業(yè)的發(fā)展提供更有力的技術(shù)支持?！爸嘘P(guān)村管委會有關(guān)人員向筆者介紹了這一點。
劉靜解釋說，這是因為液態(tài)金屬打印機徹底改變了傳統(tǒng)的技術(shù)模式，打破了個人電子制造的技術(shù)瓶頸和障礙，使打印機能夠以低成本迅速和隨意地制造電子電路。
五金配件
傳統(tǒng)工業(yè)的測量數(shù)據(jù)存在誤差，但現(xiàn)在可以通過三維掃描得到三維數(shù)字模型，對現(xiàn)有的硬件產(chǎn)品三維數(shù)字模型進(jìn)行修改和設(shè)計，得到新的產(chǎn)品數(shù)字模型，進(jìn)而得到修改后的硬件模型。產(chǎn)品經(jīng)三維打印，精度提高。
汽車零件
在之前的文章中，我們了解到，豪華汽車制造商布加迪通過激光熔制金屬粉末床三維打印技術(shù)，成功制造出世界上**個新的8活塞整體式制動鉗。2019年初的性能測試進(jìn)一步揭示了這一創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)化前景。3D打印運動鉗中的鈦將用于量產(chǎn)汽車。至此，Bugatti開發(fā)了3D打印功能部件-制動鉗、擾流板支架、電機支架和前軸差速器。令人興奮的是，布加迪采用選擇性激光熔化SLM金屬3D打印技術(shù)批量生產(chǎn)電機支架，這些支架已經(jīng)安裝在新的奇龍系列汽車上。

大眾還專注于通過3D打印來提高機動性。桌面3D打印機是創(chuàng)建工具和設(shè)備的主要工具。大型機器現(xiàn)在將金屬3D打印引入到最終用途部件的生產(chǎn)中。該公司發(fā)布了有關(guān)金屬部件的工作，包括惠普的大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)和先進(jìn)工具和備件的工業(yè)3D打印。
“3D打印機短期內(nèi)可能無法生產(chǎn)整車，但3D打印機部件的數(shù)量和大小將顯著增加。我們的目標(biāo)是盡快將印刷部件集成到下一代車輛中。從長遠(yuǎn)來看，我們預(yù)計單位數(shù)量、零件尺寸和技術(shù)要求將繼續(xù)增加-每年最多可增加100 000多個足球尺寸部件。大眾汽車技術(shù)規(guī)劃主管馬丁·戈德博士在宣布將惠普金屬噴射技術(shù)整合到運營中時說。
Bugatti、Chrysler、GeneralMotors、Honda、Kia、Porsche、Toyota。隨著傳統(tǒng)汽車制造商使用3D打印，該列表繼續(xù)。去年，戴姆勒宣布計劃為其北美戴姆勒卡車業(yè)務(wù)提供塑料替換件的三維打印，為梅賽德斯-奔馳卡車業(yè)務(wù)提供金屬三維打印。奧迪在3D打印方面有著悠久的經(jīng)驗，它于2016年11月成立了3D打印技術(shù)中心，并繼續(xù)投資于這項技術(shù)，例如與EOS合作。
附加材料制造也為汽車制造提供了一種新的方法。年輕公司圍繞這項技術(shù)引入了新的汽車概念。幾年前，當(dāng)?shù)仄嚬镜腟trati展示了大規(guī)模3D打印的威力時，一輛全3D打印的汽車出現(xiàn)了，而Diverent3D刀片則為超級跑車提供了3D打印。
隨著邁凱輪和497車隊采用這項技術(shù)，賽車公司也在加速3D打印。像方向盤這樣的部件，可以在3D中打印，以適應(yīng)特定司機的手和手柄，以及相機頭盔附件，使駕駛體驗更加流線型和個性化。
3D打印將繼續(xù)越來越融入汽車應(yīng)用。工程師和生產(chǎn)線工人越來越信任和依賴額外的材料制造。隨著數(shù)以百萬計的部件被打印出來并在3D中使用，汽車工業(yè)將繼續(xù)加速它的應(yīng)用。對于更多的汽車3D打印的需求來說，前進(jìn)的道路是顯而易見的，因為該技術(shù)具有競爭優(yōu)勢和不斷增長的跟上競