復雜鋁制工具：增材制造讓一切皆有可能

南極熊導讀：在工業(yè)生產(chǎn)的每個角落，合適的工具是讓工作事半功倍的關鍵之一。困擾工程師的問題是，其中一些工具無法通過傳統(tǒng)的加工手段制備。增材制造在這個時候就展現(xiàn)了它的優(yōu)勢，這些工具通過簡單的設計優(yōu)化后即可用增材制造實現(xiàn)生產(chǎn)。

Any-Shape是通過增材制造技術為這些特殊需求的客戶提供專用工具的專家，其工程部門借助增材制造技術實現(xiàn)了航空航天專用鋁制工具的制造。受之前制造工藝的限制，舊版鋁制工具內表面只能實現(xiàn)簡易的壓花。而新的工具設計需要復雜的內部表面，顯然這一要求無法通過傳統(tǒng)方式進行機加工，因此，Any-Shape決定利用EOS M 290來制造該工具。

精密鋁制工具：具有復雜的壓花內表面，同時滿足對表面粗糙度和精度的嚴苛要求

面臨的挑戰(zhàn)
客戶需要能在內表面實現(xiàn)非常復雜壓花的設計，傳統(tǒng)機加工方法無法實現(xiàn)這種設計，因為刀具無法到達這些內表面。
此外，在技術要求內，對精度和表面粗糙度要求很高：
•非加工內表面的表面粗糙度為3.7 +/-0.5 μm Ra
•最終裝配時的高尺寸精度（控制點位置0.05 mm，內表面公差+/- 0.1 mm）

另外兩項挑戰(zhàn)：
•工具必須盡可能輕，以便操作人員在使用過程中更方便地操作
•由于EOS M 290的構造尺寸限制，在增材制造后必須進行連接部件的組裝集成

憑借多年的增材制造經(jīng)驗，Any-Shape有信心滿足這些苛刻的要求。該公司對增材制造設計、生產(chǎn)及后處理有著非常深入的了解，能夠輕松地將需求轉化為生產(chǎn)功能。使用EOS M 290系統(tǒng)、獨特的EOS鋁合金材料和工藝，Any-Shape具備滿足這種復雜工具的設計和技術要求、生產(chǎn)和后處理能力的所有技能，并且能按時交付最終產(chǎn)品。

解決方案
Any-Shape制定了完整的增材制造方案，以便同時應對所有挑戰(zhàn)，包括技術和人體工程學。必須考慮增材制造本身的所有參數(shù)，以及后續(xù)進行的裝配操作。

第一步采取的行動之一是定位好內表面在正確合適的角度以優(yōu)化表面粗糙度。此定位位置決定了后續(xù)如何在零部件下方擺放支撐部件。
由于上述位置的約束，還必須密切監(jiān)測“收縮線”�？拷�鉸接區(qū)域的設計進行略微修改，以允許更平滑的區(qū)域過渡，消除收縮線。

另一個挑戰(zhàn)是規(guī)劃切割和組裝方案，在方案設計時：
•保留一個平移自由度以實現(xiàn)裝配，由于對表面精度的嚴格要求，該裝配必須完全吻合。
•粘合區(qū)域滿足需要的剪切強度
•由于制造設計中集成了墊片，粘合線厚度確保在0.2 mm

最后，設計中需要考慮一些參考位置，以便之后的裝夾和機加工。

打印的內表面壓花平均粗糙度為4 μm Ra（細節(jié)）

（圖片來源：Any-Shape）

成果
憑借Any-Shape的3D打印專業(yè)知識及其制造策略，不同的零部件成功完成打印、后加工、重新組裝并成功通過質量控制。零部件主體通過噴砂進行表面處理，內表面粗糙度達4 μm Ra，滿足客戶要求。

質量控制基于零部件的初始設計。尺寸滿足公差要求。經(jīng)過后處理的零部件表面精度在每個鉸接臂內表面上達到+/- 0.1mm，在最終工具上達到+/- 0.2mm。最后一步組裝時，在關節(jié)處切割和重新組裝的接觸面處都沒有觀察到偏差跳躍。

利用3D打印的獨特優(yōu)勢，Any-Shape能夠跨越傳統(tǒng)制造和加工的極限創(chuàng)造出獨特的工具。結合Any-Shape的專業(yè)技能和EOS成熟的增材制造技術，團隊可以在很短時間內快速交付一個非常復雜的項目。