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3D打印会对锻造构成威胁吗?DED可能更具成本效益

发表时间:2020-03-23 10:54

3D打印会对锻造构成威胁吗?DED可能更具成本效益

   在增材制造(AM)行业中,我们喜欢谈论已经被3D打印破坏的各种传统制造工艺,锻造也是如此。但是,增材制造将如何破坏锻造世界,确切地说,与铸造和机加工的影响方式不同。锻件在锻件的物理强度方面具有主要优势,由于其内部晶粒结构变形以遵循部件的一般形状,因此其强度比铸造或机加工部件强。用于锻造工艺的材料成本通常较便宜,但锻压机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)才能达到想要的形状。因此,锻造通常保留给几何形状不太复杂的零件,这些零件需要以高度可重复的方式由较便宜的金属(例如铁和钢)制造。这可能意味着车轮主轴,主销,车轴梁和汽车零件的轴;石油和天然气阀门及配件;五金和工具中的钳子,锤子,爬犁和扳手;通用工业中的连杆,气缸,圆盘;炮弹,扳机和其他火炮零件;以及航空航天中的舱壁,翼梁,铰链,发动机支架,托架和横梁。显然,其中一些部件可以从一个垂直方向过渡到另一个垂直方向(例如,支架和铰链)

那些熟悉增材制造技术的人可能会开始感觉到增材制造适合影响锻造市场的地方:低几何复杂度,但材料强度高。如果您像我们一样思考,就开始考虑在制造近似形状的零件时采用定向能量沉积(DED)的可能性。DED具有许多与锻造相同的优点,并且适合许多相同的应用,同时还提供了其他一些特点。使用吹塑粉末或金属丝,DED可以迅速将中型到大型零件形成接近最终形状。通常将这些零件称为“空白”,然后使用CNC加工对其进行精加工。


 使用Norsk Titanium的快速等离子沉积工艺3D打印的坯件

使用Norsk Titanium的快速等离子沉积工艺3D打印的坯件。图片由Norsk Titanium提供。
   DED可以创建比锻造更接近最终所需形状的金属零件,而无需使用工具。而且,当涉及到更昂贵的材料(如钛)时,DED可能更具成本效益。对于通常需要模具的锻造零件,DED可以显着提高速度。反过来,DED有潜力减少某些组件的模具,材料和加工成本。
相同的Norsk坯料加工机终成型
相同的Norsk坯料加工机终成型。图片由NorskTitanium提供。
   具体来说,当没有大规模制造的意义时,这些零件的数量将减少,而AM实际上比锻造要便宜。这意味着短期的专业组件和原型。换句话说,航空航天是DED的主要领域,目前是锻造的替代选择。有许多面向航空航天业的DED公司,其中飞机制造商对在飞机上安装的过程和零件进行了资格鉴定。
  当谈到零件强度时,DED组件在沉积过程中会经历较大的热梯度,这会导致残余应力,从而可能导致变形并负面影响零件的整体强度。在某些情况下,甚至可能在零件的实际生产过程中需要进行热处理以减轻应力。自然,系统制造商正在努力克服这些问题,包括闭环质量控制和监视,以及能够补偿印刷件所承受的应力的仿真软件。
  因此,锻造不太可能受到增材制造的威胁,而是加以补充。 锻造仍然是批量生产坚固,几何简单的零件的选择,而DED可用于少量(通常是中大型)特殊零件,否则这些零件需要工具或必须由高性能制造,如贵金属, 这可能包括波音787 Dreamliner的结构部件或A350 XWB的钛制支架。一旦为此类项目引入了DED系统,便可以找到该技术的辅助应用程序。 例如,DED机器可用于修理锻造模具或将其他特征沉积到锻造零件上。实际上,Arconic开发了一种称为Ampliforge的新型添加剂工艺,其中先制造DED零件,然后进行锻造以确保零件的适当材料性能。
文章来源: 中国3D打印网


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