Sòphia 引入Solukon自動(dòng)除粉系統(tǒng)，提高航空航天零件制造效率及安全性

航空航天業(yè)是金屬增材制造技術(shù)的主要采用者，也是近年來(lái)技術(shù)發(fā)展的重要推動(dòng)者。與此同時(shí)，航空航天行業(yè)也面臨著與增材制造相關(guān)的某些挑戰(zhàn)，包括手動(dòng)后處理等瓶頸。幸運(yùn)的是，隨著自動(dòng)化后處理解決方案的進(jìn)步，例如德國(guó)除粉專家Solukon的高度自動(dòng)化系統(tǒng)，航空航天制造商正在克服這些障礙并簡(jiǎn)化其增材制造操作。

Sòphia High Tech就是這種情況，這家總部位于意大利維蘇威納的航空航天公司專門從事 3D 打印和 CNC 加工金屬部件的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。Sòphia High Tech 制造一系列高性能航空航天組件和零件，包括推進(jìn)組件、衛(wèi)星推進(jìn)器、燃料箱以及導(dǎo)彈和發(fā)射器的主要和次要結(jié)構(gòu)，同時(shí)充分利用金屬增材制造的優(yōu)勢(shì)，如設(shè)計(jì)整合、復(fù)雜幾何形狀和輕量化。

在制造這些航空航天部件時(shí)，這些部件通常集成了內(nèi)部冷卻通道和其他復(fù)雜的幾何形狀，除粉等后處理步驟的有效性對(duì)于最終部件的成功至關(guān)重要。手動(dòng)除粉過(guò)程（例如吸塵、錘擊和吹壓縮空氣）既耗時(shí)又不能保證去除所有粉末，這可能導(dǎo)致打印失敗和安全問(wèn)題。因此，自動(dòng)化和徹底的除粉解決方案已成為 Sòphia High Tech等航空航天公司的首要任務(wù)。

推力燃燒室除粉

為了說(shuō)明集成自動(dòng)除粉技術(shù)的影響，只需看看 Sòphia High Tech 使用 Solukon 的 SFM-AT350 除粉推力燃燒室的例子。該部件是用于液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的整體式再生冷卻推力室組件，采用 Inconel 718 在 TRUMPF TruPrint 3000 LPBF 系統(tǒng)上進(jìn)行 3D 打印。

通常，推力室組件由一系列不同的部件組成，包括噴射器、主燃燒室和噴嘴，它們使用螺栓或焊接組裝而成。通過(guò)使用金屬增材制造，Sòphia 工程師成功地將所有這些部件整合到一個(gè)設(shè)計(jì)中，從而簡(jiǎn)化了液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的生產(chǎn)流程。這種方法不僅簡(jiǎn)化了生產(chǎn)和組裝過(guò)程，還使推力燃燒室更輕。

從后處理的角度來(lái)看，整合零件和集成內(nèi)部通道以實(shí)現(xiàn)最佳冷卻效果具有一定的挑戰(zhàn)性。在本例中，推力燃燒室包括 500 毫米的內(nèi)部通道，其矩形截面高度為 1 毫米，很難使用手動(dòng)技術(shù)去除松散的粉末。

因此，Sòphia High Tech 選擇使用 Solukon 的中型部件自動(dòng)除粉解決方案SFM-AT350。除粉系統(tǒng)能夠處理重達(dá) 100 公斤的部件，使用高度自動(dòng)化和安全的流程系統(tǒng)地去除粉末。Solukon 描述了除粉過(guò)程的開始方式：“在通過(guò) SLM 工藝進(jìn)行 3D 打印后，Solukon 系統(tǒng)可有效去除粉末，同時(shí)將部件牢固地固定在構(gòu)建板上。除粉過(guò)程在惰性環(huán)境中運(yùn)行以確保安全：優(yōu)化的腔室迅速充滿保護(hù)氣體，從而開始除粉過(guò)程。”

一旦建立了惰性環(huán)境，SFM-AT350 就會(huì)使用氣動(dòng)激勵(lì)和受控運(yùn)動(dòng)（沿水平軸旋轉(zhuǎn) 250 度并配備可旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤）來(lái)移除和清除松散的粉末。Sòphia 的 Solukon 硬件還集成了高頻敲擊器（可選配件），可松動(dòng)可能在狹窄通道中形成的任何粉末團(tuán)塊。

值得注意的是，運(yùn)動(dòng)順序由 Solukon 開發(fā)的智能軟件工具 SPR-Pathfinder 確定，工具可根據(jù)部件的 CAD 設(shè)計(jì)生成最佳運(yùn)動(dòng)模式。SPR-Pathfinder 甚至可以在部件設(shè)計(jì)過(guò)程的早期使用：用戶可以上傳 CAD 模型并模擬清潔操作，以確保粉末可以從幾何形狀中完全去除。因此，計(jì)算出的旋轉(zhuǎn)和激勵(lì)可以非常有效地從最復(fù)雜的幾何形狀中去除粉末，就像航空航天推力燃燒室的情況一樣。

總體而言，SFM-AT350 能夠在 40 分鐘的周期內(nèi)從已整合的航空航天部件上清除所有松散粉末（第二次清潔周期是為了驗(yàn)證目的而進(jìn)行的），并且?guī)缀鯚o(wú)需操作員干預(yù)。除此之外，自動(dòng)化、獨(dú)立的流程通過(guò)最大限度地減少操作員接觸有害金屬粉末的機(jī)會(huì)，提高了工廠車間的安全性。事實(shí)上，從部件上清除的金屬粉末也可以回收再利用。

Sòphia High Tech 首席操作員 Giovanni Caferra 博士說(shuō)道：“自動(dòng)化系統(tǒng)極大地改善了我們的工作流程。它高效、安全，而且結(jié)果始終一致，這是我們手動(dòng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。使用 SPR-Pathfinder，我們甚至不需要再對(duì)機(jī)器進(jìn)行任何編程。這是一個(gè)非常順暢的除粉工作流程，清潔質(zhì)量可靠�！�

最終，Solukon 的自動(dòng)除粉解決方案確保推力室組件在進(jìn)入 CNC 加工之前沒(méi)有任何粉末殘留，同時(shí)最大限度地減少了除粉時(shí)間和勞動(dòng)力要求。

除了 SFM-AT350，Solukon還擁有越來(lái)越多的硬件解決方案，以滿足 AM 用戶的各種需求，其中包括大型SFM-AT1500-S，能夠處理重達(dá) 2100 公斤的金屬部件；以及 SFM-AT350-E，它使用超聲波激勵(lì)以高效的方式松動(dòng)和去除金屬 3D 打印幾何形狀中的粉末，特別適用于具有精細(xì)特征和內(nèi)部通道的幾何形狀。