雷尼紹金屬增材制造液壓歧管設(shè)計及熱轉(zhuǎn)換器解決方案案例分享
由中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、南方日報共同主辦,佛山市,南海區(qū),大瀝鎮(zhèn)三級政府支持的第五屆世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會于2018年6月17/18日在佛山大瀝成功舉行,來自國內(nèi)外900多位代表出席大會,并就3D打印重新定義制造業(yè)這個主題展開熱烈討論。下面有請于雷尼紹銷售總監(jiān)施慧給我們作報告。
施慧:非常感謝,感謝協(xié)會、感謝羅總能夠給我們這個機會在這里介紹一下雷尼紹的產(chǎn)品,也感謝各位在端午節(jié)還能夠靜下心來聽我們在這里做推廣。大家在這里的積極性讓我感受到了3D打印未來的前景絕對是不可限量的。
我來自于英國雷尼紹的施慧。說實話,之前過來的時候,因為羅總給我們講到一個課題,我們今天要講的是關(guān)于金屬增材制造如何去優(yōu)化傳統(tǒng)制造行業(yè),上來之前我也一直在想這樣一個課題,我想金屬增材制造給整個行業(yè)帶來的轉(zhuǎn)變非常大,如果從如何優(yōu)化的角度,我相信應(yīng)該是全方位的,無論是從設(shè)計、制造,包括全球供應(yīng)鏈這一塊都會帶來很大的變革。
雷尼紹公司本身就是來自于這樣一個傳統(tǒng)制造業(yè)企業(yè),我們在2011年的時候收購了一家英國公司,正式涉及增材制造行業(yè),我們原來主要是做測量的。
關(guān)于金屬增材制造,這里有簡單的小視頻可以分享我們目前在國外的一些同行們已經(jīng)能做到什么程度,以及應(yīng)用的方向。這個應(yīng)用的方向這兩天也有很多的行業(yè)老師和大咖們介紹過了,我這里不再展開介紹。接下來我會通過兩個雷尼紹的客戶,他們是如何使用這個金屬增材制造的兩個案例來拋磚引玉,讓大家對這個技術(shù)的未來前景有一個進一步的認(rèn)識。
第一個案例是來自于液壓歧管的案例。大家知道,液壓歧管是用于引導(dǎo)液壓系統(tǒng)連接閥的模塊?梢钥吹,傳統(tǒng)的液壓歧管通常怎么造的?是在一塊金屬塊上,根據(jù)它的設(shè)計需要,打出對應(yīng)的流道,然后把另外一頭用塞子塞住,就做出來這樣一套液壓歧管。
使用金屬增材制造用3D打印做出來的液壓歧管,從外觀上來看,這兩個液壓歧管的外形就有很大的差異。如何從這樣一個方塊,到了這樣一個模塊,這里面又經(jīng)歷了哪些步驟呢?我們的客戶在做這樣一個設(shè)計的時候,首先他把液壓歧管里面的這套管路提取出來了。說白了最后你用的就是這一套管路,所以把管路提取出來。提取出來以后,首先通過流體力學(xué)的一個軟件進行模擬,原來是類似于機械加工的管路,是比較直,而液體在里面流動的時候壓力都會有一定的丟失。提取這樣一個管路形狀以后,下一步根據(jù)里面液體的工作壓力、流速一系列計算出這樣一套管路能夠承受這樣一個壓力的壁厚,這時候這套管路就有了。有了管路以后再根據(jù)實際安裝情況設(shè)計對應(yīng)的接口,整個模塊就出來了。
可以看到,這是第一個設(shè)計,客戶可能剛剛開始接觸增材制造時有的一個概念,純理論的一個設(shè)計,可以看到已經(jīng)和傳統(tǒng)很不一樣了。上面有4個圓的,其中有2個和管路連接。還有2個是實心的,為什么這樣做?考慮到后期維護的方便,原來是立方體,沒辦法用手抓,有一套工具把擰上去和提出來,所以第一次設(shè)計的時候保留了這樣一個提取的管路。后來使用的時候發(fā)現(xiàn),因為它已經(jīng)變得很輕,原來質(zhì)量很重,這個時候就不再需要提出來,直接就可以用手抓出來,所以第一個基礎(chǔ)上有了第二步的優(yōu)化,變成了右邊的這樣一個設(shè)計,同樣的一個功能。這樣就意味著有更多的材料可以節(jié)省出來。
幾個設(shè)計的比較,首先用戶從結(jié)構(gòu)上做了一定優(yōu)化,其次從材質(zhì)上來講有了一個改善,原來是鋁合金的材質(zhì),為什么要用鋁合金?因為如果做成不銹鋼人沒有辦法提出來,太重,而鋁合金材料本質(zhì)上偏軟,有了第二個優(yōu)化設(shè)計之后,因為它的質(zhì)量已經(jīng)有了很大的減輕,所以又把它改成了不銹鋼材質(zhì),這時候?qū)τ谡麄部件來說使用壽命更長,同時它的性能有了一個提升。
這是關(guān)于液壓歧管的設(shè)計,我相信大家通過這樣一個小小的案例,增材制造對傳統(tǒng)制造業(yè)會產(chǎn)生什么樣的影響有了一個清晰的理解。這樣一來,體積總體上減少了79%,質(zhì)量比原來減少了37%,采用了流體力學(xué)的軟件進行輔助設(shè)計,確保你的這樣一個模塊是符合你的設(shè)計要求。從內(nèi)部流動上來說比傳統(tǒng)方式功能性提升60%,采用了更強的材料,原來鋁合金,現(xiàn)在不銹鋼,因此整個是模塊化設(shè)計,產(chǎn)生缺陷的概率比傳統(tǒng)還要低。
第二個案例,另外一個客戶的案例,是我們在英國的客戶HIETA,專門做熱轉(zhuǎn)換器。本身他有我們好幾臺雷尼紹的設(shè)備。這是其中一款傳播,熱轉(zhuǎn)換器,在電動車車輛的增程器上使用,F(xiàn)在他們考慮采用增材制造的方式做起來,這個產(chǎn)品已經(jīng)直接投入了生產(chǎn),而且已經(jīng)有汽車廠商在用。這是我們使用增材方式做出來的散熱器。它的優(yōu)勢在于在功能不變的情況下,體積比傳統(tǒng)小40%,同時由于不再做焊接材料,因為焊棒的料也會造成產(chǎn)品的增重,所以它的質(zhì)量比原來要更輕。在這個基礎(chǔ)上,剛剛方形的是第一代設(shè)計,實際工作的時候安裝上去還是比較簡陋,或者說不是那么優(yōu)美的一個零件,這個基礎(chǔ)上他們又有了一個環(huán)形的回流換熱器。為什么有這樣的設(shè)計?在汽車裝配過程中,裝配空間不是隨心所欲的,有時候你的裝配空間因為受其他零件的影響,可能是一個比較特殊的結(jié)構(gòu)。這時候如果說你像剛才方形的粗大的、笨重的,被迫你的產(chǎn)品設(shè)計就要對應(yīng)產(chǎn)生改變,所以這種環(huán)形的回流換熱器的優(yōu)勢就是可以更節(jié)省裝配空間,根據(jù)你實際的裝配空間來適時對這個形狀進行改動。這樣一個設(shè)計的理念可能也只有增材制造以做得到這樣的方式,目前產(chǎn)品已經(jīng)供給歐洲新能源汽車的廠商,批量化產(chǎn)品進行銷售。
在5月29日又采購了我一臺全新期間產(chǎn)品500Q,當(dāng)時也發(fā)了這樣一個推送文章,接下來我簡單介紹一下500Q。這是目前我們雷尼紹在售所有產(chǎn)品當(dāng)中的期間型號。我們分為柔性化加工平臺、制造平臺500系列,500S、500D和500Q,對應(yīng)單激光、雙激光和四激光系統(tǒng)。目前我們所有的產(chǎn)品都是250×250的成型。為什么有這樣的設(shè)計?就是考慮到目前制造的特點,速度說實話沒那么快,材料還是比較貴,大的零件當(dāng)然是很好,但是真正有多少客戶能用這個增材制造去打一些大零件作為生產(chǎn)呢?很少,雷尼紹今天的一個目標(biāo)就是要制造一個給用戶用以生產(chǎn)的3D打印機,所以目前我們主要聚焦于250×250的成型。
500Q的特點是一套四激光系統(tǒng),每一個激光器都可以掃描250×250的成型區(qū)間,而不是傳統(tǒng)的多激光系統(tǒng)通常都是分散線加工,每個激光負責(zé)其中一個區(qū)域。它的優(yōu)勢是實實在在能夠把成型的效率提升,四個激光器在成型的任何一個時間都是同步進行工作,而不是有些產(chǎn)品可能一個在工作的時候,其他激光器不可能輔助一起來加工,效率提升非常有限。
這個過程當(dāng)中四激光系統(tǒng)已經(jīng)比雙激光系統(tǒng)快了1倍,對于單激光系統(tǒng)能夠提升4倍。這不能根本上解決,但是改善了之前很多的老師們都有提到的一個問題,今天的金屬3D打印效率太低,這也是為什么惠普出來的塑料打印機以后市場這么認(rèn)可的原因,因為大家都認(rèn)識到這樣一個問題,各個廠商也在想盡一切辦法改善這樣一個問題,雷尼紹今天給出的方案就是四激光系統(tǒng)?梢钥吹竭@樣一個大型零件19個小時就可以加工完成。如果說單激光設(shè)備沒有兩三天肯定做不出來。這樣給我們用戶帶來了一個優(yōu)勢,他的制造成本比原來更低了。今天我們可以看到金屬增材制造最大的一個制造成本其實來自于設(shè)備本身,這臺設(shè)備很貴,如果說效率提高了,意味著單件制造成本就降下來了。
雷尼紹今天是致力于通過制造的效率,來提升用戶的整體能力。這句話什么意思?我們的用戶當(dāng)選擇一個制造工藝的時候,他的腦海里一定會有這樣一個問題或者說要去做一個評估,哪一個方法更有經(jīng)濟效益。如果是傳統(tǒng)的話,比如在這個位置,今天的增材制造可能在這個位置,如果增材制造成本比傳統(tǒng)高,他一定用傳統(tǒng)的,因為效益才是根本。雷尼紹今天想要做的就是降低成本,這樣可以上更多的零件使用增材制造的方式去做。原來的某些零件用增材制造是沒有經(jīng)濟效益的,今天可能通過500Q就變得有經(jīng)濟效益了,這個時候就能夠讓更多的用戶進入到增材制造行業(yè)里面來。所以說我們是為了通過提升它的生產(chǎn)效率,來擴大它的應(yīng)用范圍。
(責(zé)任編輯:admin)
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