雷尼紹金屬增材制造液壓歧管設計及熱轉換器解決方案案例分享
由中國3D打印技術產業聯盟和世界3D打印技術產業聯盟、南方日報共同主辦，佛山市，南海區，大瀝鎮三級政府支持的第五屆世界3D打印技術產業大會于2018年6月17/18日在佛山大瀝成功舉行，來自國內外900多位代表出席大會，并就3D打印重新定義制造業這個主題展開熱烈討論。下面有請于雷尼紹銷售總監施慧給我們作報告。
施慧：非常感謝，感謝協會、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品，也感謝各位在端午節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于金屬增材制造如何去優化傳統制造行業，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帶來的轉變非常大，如果從如何優化的角度，我相信應該是全方位的，無論是從設計、制造，包括全球供應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制造業企業，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，我們原來主要是做測量的。
關于金屬增材制造，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能做到什么程度，以及應用的方向。這個應用的方向這兩天也有很多的行業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，讓大家對這個技術的未來前景有一個進一步的認識。
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液壓系統連接閥的模塊。可以看到，傳統的液壓歧管通常怎么造的?是在一塊金屬塊上，根據它的設計需要，打出對應的流道，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，這里面又經歷了哪些步驟呢?我們的客戶在做這樣一個設計的時候，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實際安裝情況設計對應的接口，整個模塊就出來了。
可以看到，這是第一個設計，客戶可能剛剛開始接觸增材制造時有的一個概念，純理論的一個設計，可以看到已經和傳統很不一樣了。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，所以第一次設計的時候保留了這樣一個提取的管路。后來使用的時候發現，因為它已經變得很輕，原來質量很重，這個時候就不再需要提出來，直接就可以用手抓出來，所以第一個基礎上有了第二步的優化，變成了右邊的這樣一個設計，同樣的一個功能。這樣就意味著有更多的材料可以節省出來。
幾個設計的比較，首先用戶從結構上做了一定優化，其次從材質上來講有了一個改善，原來是鋁合金的材質，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，而鋁合金材料本質上偏軟，有了第二個優化設計之后，因為它的質量已經有了很大的減輕，所以又把它改成了不銹鋼材質，這時候對于整個部件來說使用壽命更長，同時它的性能有了一個提升。
這是關于液壓歧管的設計，我相信大家通過這樣一個小小的案例，增材制造對傳統制造業會產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%，質量比原來減少了37%，采用了流體力學的軟件進行輔助設計，確保你的這樣一個模塊是符合你的設計要求。從內部流動上來說比傳統方式功能性提升60%，采用了更強的材料，原來鋁合金，現在不銹鋼，因此整個是模塊化設計，產生缺陷的概率比傳統還要低。
第二個案例，另外一個客戶的案例，是我們在英國的客戶HIETA，專門做熱轉換器。本身他有我們好幾臺雷尼紹的設備。這是其中一款傳播，熱轉換器，在電動車車輛的增程器上使用。現在他們考慮采用增材制造的方式做起來，這個產品已經直接投入了生產，而且已經有汽車廠商在用。這是我們使用增材方式做出來的散熱器。它的優勢在于在功能不變的情況下，體積比傳統小40%，同時由于不再做焊接材料，因為焊棒的料也會造成產品的增重，所以它的質量比原來要更輕。在這個基礎上，剛剛方形的是第一代設計，實際工作的時候安裝上去還是比較簡陋，或者說不是那么優美的一個零件，這個基礎上他們又有了一個環形的回流換熱器。為什么有這樣的設計?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構。這時候如果說你像剛才方形的粗大的、笨重的，被迫你的產品設計就要對應產生改變，所以這種環形的回流換熱器的優勢就是可以更節省裝配空間，根據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，目前產品已經供給歐洲新能源汽車的廠商，批量化產品進行銷售。
在5月29日又采購了我一臺全新期間產品500Q，當時也發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品當中的期間型號。我們分為柔性化加工平臺、制造平臺500系列，500S、500D和500Q，對應單激光、雙激光和四激光系統。目前我們所有的產品都是250×250的成型。為什么有這樣的設計?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呢?很少，雷尼紹今天的一個目標就是要制造一個給用戶用以生產的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，每一個激光器都可以掃描250×250的成型區間，而不是傳統的多激光系統通常都是分散線加工，每個激光負責其中一個區域。它的優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。
這個過程當中四激光系統已經比雙激光系統快了1倍，對于單激光系統能夠提升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可的原因，因為大家都認識到這樣一個問題，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。可以看到這樣一個大型零件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備本身，這臺設備很貴，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，哪一個方法更有經濟效益。如果是傳統的話，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高，他一定用傳統的，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濟效益的，今天可能通過500Q就變得有經濟效益了，這個時候就能夠讓更多的用戶進入到增材制造行業里面來。所以說我們是為了通過提升它的生產效率，來擴大它的應用范圍。
(責任編輯：admin)
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