3D打印將復(fù)雜的設(shè)計(jì)理念變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)
3D Printing turned a geometrically complex design concept into reality.

KW Micro Power團(tuán)隊(duì)成員在他們的微型燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室試驗(yàn)臺(tái)前。來源：KW Micro Power

 設(shè)計(jì)與設(shè)備成就復(fù)雜零件

     無論是用來發(fā)電，還是驅(qū)動(dòng)工業(yè)級(jí)無人機(jī)，或者是用于混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的小飛機(jī)上，微型燃?xì)廨啓C(jī)以更小的體積，更強(qiáng)大的動(dòng)力，更實(shí)惠的價(jià)格，正在改變能源供給的格局。微型燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)大小與微波爐相當(dāng)，可以產(chǎn)生超過其重量十倍的最大推力。KW Micro Power通過 Velo3D的幾乎無需支撐設(shè)計(jì)的金屬粉末床3D打印技術(shù)開發(fā)微型燃?xì)廨啓C(jī)，計(jì)劃2020年年初商業(yè)化。

KW Micro Power微渦輪核心零部件-“宇宙飛船”。來源：KW Micro Power

KW Micro Power將其微型燃?xì)廨啓C(jī)的一個(gè)核心零部件設(shè)計(jì)稱為“宇宙飛船”，該組件是一個(gè)直徑約25.4厘米，高10厘米的鈦盤，其內(nèi)部包含一個(gè)復(fù)雜的迷宮結(jié)構(gòu)，這個(gè)迷宮結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)技術(shù)制造的系統(tǒng)更能有效地引導(dǎo)廢氣，是KW Micro Power渦輪機(jī)技術(shù)的核心。

KW Micro Power微渦輪核心零部件-“宇宙飛船”。來源：KW Micro Power

      在制造“宇宙飛船”這個(gè)核心零件的過程中，Velo 3D的設(shè)備發(fā)揮了作用。制造的挑戰(zhàn)是微型燃?xì)廨啓C(jī)的內(nèi)部通道。大多數(shù)增材制造技術(shù)，特別是基于粉末床的金屬3D打印技術(shù)，需要一系列類似腳手架的支撐設(shè)計(jì)，以防止工件在制造過程中下垂和翹曲。雖然昂貴且耗時(shí)，但是在構(gòu)建后加工或磨削這些支撐已經(jīng)成為行業(yè)慣例。Velo 3D的設(shè)備則大量減少這些支撐部分的設(shè)計(jì)，這給復(fù)雜零件的設(shè)計(jì)進(jìn)一步帶來了靈活性。

Velo3D在3D打印過程中如何消除對(duì)支撐（紅色部分）的需求。來源：Velo 3D

       Velo3D打印機(jī)的SupportFree技術(shù)可以在沒有支撐的情況下3D打印近水平的表面設(shè)計(jì)，這是目前大多數(shù)基于粉末床的金屬3D打印機(jī)無法實(shí)現(xiàn)的特征（一般低于45度就需要加支撐）。Velo3D的另一個(gè)差異化是使用變化的激光功率，大多數(shù)3D打印設(shè)備在整個(gè)零件層中使用相同的激光功率，Velo3D可以將20多種方案應(yīng)用于每個(gè)層中的零件特定部分。結(jié)果帶來較少的應(yīng)力，更高的零件精度和更快的構(gòu)建時(shí)間。

Velo3D Flow軟件

左側(cè)是定子環(huán)的橫截面。紅色區(qū)域表示3D打印過程中的變形。右邊的部分顯示了Velo3D的Flow軟件如何預(yù)測和消除這種變形，通過預(yù)打印校正實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的部件。

Velo3D的Flow軟件簡化了打印準(zhǔn)備工作，軟件可以準(zhǔn)確模擬整個(gè)構(gòu)建過程，并分析顯示和糾正潛在的變形。這對(duì)于Ti-6Al-4V鈦合金材料的微型渦輪機(jī)組件帶來了設(shè)計(jì)迭代效率的提升。

 Review

      3D打印的價(jià)值在于賦能制造業(yè)附加值創(chuàng)造，3D打印附加值創(chuàng)造的能量正在獲得驗(yàn)證。將3D打印技術(shù)用于微型燃?xì)廨啓C(jī)的開發(fā)，在市場上已有先行者。賽峰3D打印鎳基合金X材料制成的噴嘴是Leonardo AW189型直升機(jī)的輔助動(dòng)力裝置(APU)的核心部件之一，已被歐洲航空安全局(EASA)認(rèn)證。

3D打印微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴。來源：賽峰

       3D打印噴嘴安裝在賽峰集團(tuán)設(shè)計(jì)的eAPU60微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)上，以滿足推重比高和結(jié)構(gòu)緊湊的需求。e-APU60能夠提供60kWe功率，能夠保證發(fā)動(dòng)機(jī)的電力起動(dòng)（在地面或者空中停車狀態(tài)）和座艙加熱。e-APU60的典型特征包括：更優(yōu)的功率重量比，出色的緊湊性，流線型結(jié)構(gòu)和基于創(chuàng)新科技的高壓力循環(huán)，高可靠性保證，低使用費(fèi)用和出色的性能。

      3D打印微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的案例再一次告訴我們，3D打印的優(yōu)勢在于生產(chǎn)那些傳統(tǒng)加工方式難以加工出來的產(chǎn)品，從改變產(chǎn)品設(shè)計(jì)的源頭創(chuàng)造制造業(yè)附加值。

(責(zé)任編輯：admin)

• Xenia進(jìn)軍大幅面增材制造
• 研究人員基于3D打印冰模板
• 美國Brooks與惠普合作開發(fā)
• 《AHM》：3D打印為患者定
• MB Therapeutics與Lynxter
• 美國國防部正在使用3D打印

• ·Xenia進(jìn)軍大幅面增材制造市場，憑借獨(dú)
• ·研究人員基于3D打印冰模板開發(fā)出混凝土
• ·美國Brooks與惠普合作開發(fā)高性能競技3D
• ·《AHM》：3D打印為患者定制“一對(duì)一”
• ·MB Therapeutics與Lynxter合作，推出針
• ·美國國防部正在使用3D打印制造高超音速
• ·HYP3D項(xiàng)目采用陶瓷3D打印生產(chǎn)高壓氫氣
• ·澳大利亞政府教育部推動(dòng)iLAuNCH項(xiàng)目，