增材制造技术应用优点(行业资讯丨批量生产中金属增材制造的4个优势)

乔纳森·富勒

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自其三十多年前发明以来，由于先进的技术和新材料，增材制造（AM或3D打印）已从单件快速原型发展为可行的生产方法。凭借其以较低的成本制造轻型零件的独特能力，金属AM在大型制造过程中尤其重要。

这是当今用于批量生产应用的金属增材制造工艺的四个优点。

复杂的轻质零件

当生产复杂的结构或零件时，MetalAM具有最大的可扩展性。精心设计的单个3D打印零件通常可以代替数十个较小的零件组装而成的零件，从而通常可以减轻重量。传统上，使用AM生产这些零件的成本高昂，但是材料和可重复性的发展现在使其在许多行业中成为现实。

航空航天是这些领域之一–它依赖于坚固，复杂但轻巧的零件，可用于涡轮机，支撑结构和飞机上的其他地方。例如，2014年，GE航空的工程师设计了一种新的发动机，可大大减少排放和燃料消耗，但设计涉及的是一种根本性的燃料喷嘴，该喷嘴无法铸造，而且使用传统的连接工艺很难制造。该团队发现，使用AM生产相同的喷嘴设计可以消除20个不同零件的焊接和钎焊，重量减轻25％，耐用性提高5倍。GE航空于2018年10月印制了第30,000个燃油喷嘴，通用电气现在拥有一个名为GEAdditive的新部门来出售他们自己的增材制造机器，材料和软件。

新型材料

金属增材制造工艺对“神奇的材料”有着巨大的希望，否则这些材料将难以使用。例如，金属间材料（通常具有金属的强度和陶瓷的轻质性）具有出色的材料性能和较高的工作温度，但它们在室温下易碎，难以制造。

与传统制造相比，具有精确温度控制的AM方法（如电子束粉末床熔合（ePBF））可以用金属间化合物，超合金和大块金属玻璃生产独特的零件，而成本却低得多。

图1：NAWCADLakehurst的研究人员使用碳纳米管增强的铝合金粉末3D打印了这些零件。资料来源：美国海军

工装

AM是飞机上复杂零件的理想之选，但也可以利用它来有效地生产更多平凡的工具。在汽车行业，3D打印机制造商Ultimaker于2014年与大众汽车公司合作，为后者的Autoeuropa工厂提供打印夹具。大众Autoeuropa于2017年生产了11万多辆汽车，现在采用7台Ultimaker系统每年可生产1,000多个固定装置。

与航空业的打印喷嘴和涡轮相反，大众汽车公司的Autoeuropa发现了最简单的固定装置，对3D打印最为有效。根据TCT2018年的一份报告，内部打印后备箱盖胸卡规（一种确保车辆后部模型胸卡始终如一的夹具）可节省近一个月的开发时间，每个零件的成本为400美元。

标准化程度提高

金属增材制造不再是仅限于制造商空间和小型车间的流氓技术，现在正受益于国际标准制定的增加。诸如欧盟的《增材制造标准化支持行动》（SASAM），ASTM国际委员会42，ISO技术委员会261和AWSD20委员会等举措代表了这一广泛的发展。

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