3D打印會對鍛造構成威脅嗎？
時間：2020-03-07 18:42 來源：中國3D打印網 作者：中國3D打印網 閱讀：次
中國3D打印網3月7日訊，鍛造鐵器，人類已有約六千多年的歷史，而現在很多地方至今仍保留著最古老的金屬加工鍛造工藝。鍛造過程施加力以使金屬成形。現代鍛造通常與高溫加熱金屬工件相關聯，以至于它們可以通過機器驅動的錘子或壓力機形成相應形狀，有時使用模具將材料粉碎成特定的幾何形狀。但是，還有其他使用寒冷溫度的鍛造技術，可確保金屬零件不會因高溫而膨脹，從而提高了穩定性。
在增材制造（AM）行業中，我們喜歡談論已經被3D打印破壞的各種傳統制造工藝，鍛造也是如此。但是，增材制造將如何破壞鍛造世界，確切地說，與鑄造和機加工的影響方式不同。鍛件在鍛件的物理強度方面具有主要優勢，由于其內部晶粒結構變形以遵循部件的一般形狀，因此其強度比鑄造或機加工部件強。用于鍛造工藝的材料成本通常較便宜，但鍛壓機和模具的成本可能很高，并且零件通常需要二次加工（例如CNC加工）才能達到最終形狀。因此，鍛造通常保留給幾何形狀不太復雜的零件，這些零件需要以高度可重復的方式由較便宜的金屬（例如鐵和鋼）制造。這可能意味著車輪主軸，主銷，車軸梁和汽車零件的軸；石油和天然氣閥門及配件；五金和工具中的鉗子，錘子，爬犁和扳手；通用工業中的連桿，氣缸，圓盤；炮彈，扳機和其他火炮零件；以及航空航天中的艙壁，翼梁，鉸鏈，發動機支架，托架和橫梁。顯然，其中一些部件可以從一個垂直方向過渡到另一個垂直方向（例如，支架和鉸鏈）
那些熟悉增材制造技術的人可能會開始感覺到增材制造最適合影響鍛造市場的地方：低幾何復雜度，但材料強度高。如果您像我們一樣思考，就開始考慮在制造近似最終形狀的零件時采用定向能量沉積（DED）的可能性。DED具有許多與鍛造相同的優點，并且適合許多相同的應用，同時還提供了其他一些優點。使用吹塑粉末或金屬絲，DED可以迅速將中型到大型零件形成接近最終形狀。通常將這些零件稱為“空白”，然后使用CNC加工對其進行精加工。
使用Norsk Titanium的快速等離子沉積工藝3D打印的坯件。圖片由Norsk Titanium提供。
DED可以創建比鍛造更接近最終所需形狀的金屬零件，而無需使用工具。而且，當涉及到更昂貴的材料（如鈦）時，DED可能更具成本效益。對于通常需要模具的鍛造零件，DED可以顯著提高速度。反過來，DED有潛力減少某些組件的模具，材料和加工成本。
相同的Norsk坯料加工機最終成型。圖片由Norsk Titanium提供。
具體來說，當沒有大規模制造的意義時，這些零件的數量將減少，而AM實際上比鍛造要便宜。這意味著短期的專業組件和原型。換句話說，航空航天是DED的主要領域，目前是鍛造的替代選擇。有許多面向航空航天業的DED公司，其中飛機制造商對在飛機上安裝的過程和零件進行了資格鑒定。
當談到零件強度時，DED組件在沉積過程中會經歷較大的熱梯度，這會導致殘余應力，從而可能導致變形并負面影響零件的整體強度。在某些情況下，甚至可能在零件的實際生產過程中需要進行熱處理以減輕應力。自然，系統制造商正在努力克服這些問題，包括閉環質量控制和監視，以及能夠補償印刷件所承受的應力的仿真軟件。
在增材制造（AM）行業中，我們喜歡談論已經被3D打印破壞的各種傳統制造工藝，鍛造也是如此。但是，增材制造將如何破壞鍛造世界，確切地說，與鑄造和機加工的影響方式不同。鍛件在鍛件的物理強度方面具有主要優勢，由于其內部晶粒結構變形以遵循部件的一般形狀，因此其強度比鑄造或機加工部件強。用于鍛造工藝的材料成本通常較便宜，但鍛壓機和模具的成本可能很高，并且零件通常需要二次加工（例如CNC加工）才能達到最終形狀。因此，鍛造通常保留給幾何形狀不太復雜的零件，這些零件需要以高度可重復的方式由較便宜的金屬（例如鐵和鋼）制造。這可能意味著車輪主軸，主銷，車軸梁和汽車零件的軸；石油和天然氣閥門及配件；五金和工具中的鉗子，錘子，爬犁和扳手；通用工業中的連桿，氣缸，圓盤；炮彈，扳機和其他火炮零件；以及航空航天中的艙壁，翼梁，鉸鏈，發動機支架，托架和橫梁。顯然，其中一些部件可以從一個垂直方向過渡到另一個垂直方向（例如，支架和鉸鏈）
那些熟悉增材制造技術的人可能會開始感覺到增材制造最適合影響鍛造市場的地方：低幾何復雜度，但材料強度高。如果您像我們一樣思考，就開始考慮在制造近似最終形狀的零件時采用定向能量沉積（DED）的可能性。DED具有許多與鍛造相同的優點，并且適合許多相同的應用，同時還提供了其他一些優點。使用吹塑粉末或金屬絲，DED可以迅速將中型到大型零件形成接近最終形狀。通常將這些零件稱為“空白”，然后使用CNC加工對其進行精加工。
使用Norsk Titanium的快速等離子沉積工藝3D打印的坯件。圖片由Norsk Titanium提供。
DED可以創建比鍛造更接近最終所需形狀的金屬零件，而無需使用工具。而且，當涉及到更昂貴的材料（如鈦）時，DED可能更具成本效益。對于通常需要模具的鍛造零件，DED可以顯著提高速度。反過來，DED有潛力減少某些組件的模具，材料和加工成本。
相同的Norsk坯料加工機最終成型。圖片由Norsk Titanium提供。
具體來說，當沒有大規模制造的意義時，這些零件的數量將減少，而AM實際上比鍛造要便宜。這意味著短期的專業組件和原型。換句話說，航空航天是DED的主要領域，目前是鍛造的替代選擇。有許多面向航空航天業的DED公司，其中飛機制造商對在飛機上安裝的過程和零件進行了資格鑒定。
當談到零件強度時，DED組件在沉積過程中會經歷較大的熱梯度，這會導致殘余應力，從而可能導致變形并負面影響零件的整體強度。在某些情況下，甚至可能在零件的實際生產過程中需要進行熱處理以減輕應力。自然，系統制造商正在努力克服這些問題，包括閉環質量控制和監視，以及能夠補償印刷件所承受的應力的仿真軟件。
中國3D打印網點評：因此，鍛造不太可能受到增材制造的威脅，而是加以補充。 鍛造仍然是批量生產堅固，幾何簡單的零件的首選，而DED可用于少量（通常是中大型）特殊零件，否則這些零件需要工具或必須由高性能制造，如貴金屬， 這可能包括波音787 Dreamliner的結構部件或A350 XWB的鈦制支架。一旦為此類項目引入了DED系統，便可以找到該技術的輔助應用程序。 例如，DED機器可用于修理鍛造模具或將其他特征沉積到鍛造零件上。 實際上，Arconic開發了一種稱為Ampliforge的新型添加劑工藝，其中首先制造DED零件，然后進行鍛造以確保零件的適當材料性能。
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