3DEO利用金屬3D打印技術(shù)改進(jìn)零件性能和效率，革新鐵路行業(yè)

2023年6月25日，南極熊獲悉，位于加利福尼亞州的金屬3D打印公司3DEO宣稱，它已成功添加純銅到其材料組合中。該公司認(rèn)為這是一項(xiàng)重要的成就，因?yàn)?DEO的金屬3D打印技術(shù)采用一種稱為"智能分層"的獨(dú)特方法，其中在構(gòu)建區(qū)域上先噴涂一層薄薄的金屬粉末，然后使用數(shù)控銑床按照零件的輪廓和內(nèi)部特征進(jìn)行加工，最終通過燒結(jié)達(dá)到全密度的成品。

3DEO公司應(yīng)用工程與設(shè)計(jì)總監(jiān)Jonathan Kolodner表示，在RAPID + TCT 2023展會(huì)上，他們?cè)庥隽嗽S多人對(duì)其所宣稱的純度的質(zhì)疑，但根據(jù)列出的數(shù)據(jù)，氧含量低于0.005，這對(duì)于電導(dǎo)率至關(guān)重要。

3DEO公司利用銅材料進(jìn)行熱管理應(yīng)用，例如熱交換器等。該公司也在努力改進(jìn)銅零件的內(nèi)部幾何形狀，這為半導(dǎo)體行業(yè)提供了許多應(yīng)用可能性。此外，它們還在考慮將其技術(shù)應(yīng)用于電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。

△這個(gè)擋板最初有幾個(gè)部件，通過傳統(tǒng)制造方式，沒有工具就無法轉(zhuǎn)動(dòng)

整合傳統(tǒng)制造無法提供的功能

該公司表示，它與客戶密切合作，為它們創(chuàng)建定制化的解決方案，以滿足他們所需的外形尺寸和占地面積，同時(shí)應(yīng)用了3DEO的技術(shù)。

△鐵路項(xiàng)目的需求

Jonathan Kolodner解釋道：“最重要的是，我們能夠以傳統(tǒng)制造流程所需的四分之一的時(shí)間，即4周，交付產(chǎn)品，而不是傳統(tǒng)制造流程所需的20周時(shí)間。我們正在尋找有趣的應(yīng)用領(lǐng)域，通過這些應(yīng)用領(lǐng)域，我們可以整合傳統(tǒng)制造無法提供的功能�！�

在熱管理領(lǐng)域，銅通常被用于制造熱管的管道或受限空間。而3DEO能夠?qū)崿F(xiàn)這一點(diǎn)，并且還能夠添加傳統(tǒng)制造工藝無法實(shí)現(xiàn)的功能，同時(shí)以更低的價(jià)格提供解決方案。這是因?yàn)?DEO的工藝原理使其對(duì)粉末的要求控制不太嚴(yán)格，與激光工藝相比性能要稍低。

Kolodner補(bǔ)充說：“這使得我們能夠以更低的單位價(jià)格進(jìn)行加工，當(dāng)您需要擴(kuò)大規(guī)模時(shí)，這在經(jīng)濟(jì)上非常有優(yōu)勢(shì)。如果您正在制造火箭噴嘴，并且只需要一個(gè)，那么材料成本增加一倍并不會(huì)帶來巨大的負(fù)擔(dān)。但如果您需要生產(chǎn)數(shù)千甚至數(shù)十萬個(gè)零件，那么經(jīng)濟(jì)效益就變得非常重要了�！�

△一個(gè)由不同金屬制成的較小版本

將DfAM服務(wù)應(yīng)用于鐵路

Kolodner向我們展示了一個(gè)由不同金屬制成的小型樣品，用于測(cè)試他們?cè)谳^大的銅版本上能夠?qū)崿F(xiàn)多么精細(xì)的功能。這個(gè)小型樣品是為了展示他們的技術(shù)能力和潛力，但對(duì)于銅3D打印熱交換器的具體細(xì)節(jié)和外觀，由于保密原因，目前無法提供照片或更多信息。這是為了確保公司的研發(fā)成果在發(fā)布之前得到保護(hù)，并保持商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)。

3DEO團(tuán)隊(duì)最近將DfAM服務(wù)應(yīng)用于鐵路領(lǐng)域，其中一項(xiàng)重工業(yè)項(xiàng)目是為軌道車車廂間的擋板設(shè)計(jì)和制造。該項(xiàng)目最初涉及多個(gè)零件，并且在沒有工具的情況下無法提供足夠的阻力來轉(zhuǎn)動(dòng)擋板。

△3DEO使用仿真來更好地了解現(xiàn)有零件中的應(yīng)力分布情況，以及如何修改新零件的裝配以改變力的方向

Kolodner解釋了設(shè)計(jì)的構(gòu)思過程，其中3DEO團(tuán)隊(duì)與客戶合作確定了適合完成工作的最佳增材工藝。客戶向3DEO團(tuán)隊(duì)發(fā)送了原始零件的圖片以及其在火車車廂上的配置方式，這使得團(tuán)隊(duì)能夠更好地了解其操作需求。

團(tuán)隊(duì)隨后提出了一些相關(guān)問題，例如擋板被徹底拆除的頻率（如果有的話），以及擋板安裝和拆除所需的必要轉(zhuǎn)動(dòng)阻力。這種深入了解客戶需求的方法幫助3DEO團(tuán)隊(duì)針對(duì)具體應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行定制設(shè)計(jì)，以確保擋板滿足安全性和操作要求。

△通過3D打印制造更為先進(jìn)的部件

Kolodner解釋了他們對(duì)零件進(jìn)行了多次小的設(shè)計(jì)修改，以改進(jìn)其性能。在3D打印設(shè)計(jì)中，增加幾何復(fù)雜性是有意義的，而在傳統(tǒng)制造中則不太可能實(shí)現(xiàn)。通過這些設(shè)計(jì)更改，3DEO成功地更新了該部件，使其具有比最大屈服強(qiáng)度更低的強(qiáng)度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)力分布的均勻性。這樣一來，部件的數(shù)量減少了，安裝所需的勞動(dòng)力也大大減少，同時(shí)仍然具備防篡改功能。