机械工程的工业应用

1。简介：AM搬进生产车间

长期以来，传统机械和工厂工程中的金属 3D 打印被认为成本太高、速度太慢且仅适用于原型。这种情况发生了根本性的变化。

如今，机器制造商使用增材制造 (AM) 来克服设计限制、简化装配并分散生产备件。本指南重点介绍了该核心行业中最经济且技术上最合理的应用。

2。用于移动质量的轻质组件

在快速运行的机器（例如包装机、纺织机）中，惯性是时机的敌人。加速和制动的每一克都会消耗能量并限制机器速度。

• 机器人夹具（臂端工具）：增材制造的夹具可以进行仿生优化。此外，吸盘的压缩空气通道可以直接打印在内部，无需外部软管（通常会撕裂）。
• 旋转臂和杠杆：由 Ti6Al4V 或铝制成，并经过拓扑优化，可大幅降低质量惯性并延长驱动电机的使用寿命。

3。流量优化组件（流体）

经典铣削的分配块由实心金属块组成，必须从外部钻孔，然后用塞子封闭。这会导致 90° 流动偏转、压力损失和死水空间。

• 液压和气动模块：可以使用 3D 打印构建弯曲的、流量优化的通道。其结果是：该组件的重量减轻了 80%，更加紧凑，压力损失更小，并且没有潜在泄漏的塞子。
• 喷嘴和混合器：需要精确混合不同流体的特殊喷嘴通常只能通过加法生产。

4。 “按需”备件供应

在工厂工程中，通常必须保留已有 30 年历史的机器的备件。铸件或加工毛坯件的物理存储会导致大量存储成本（资金占用）。

• 数字库存：CAD 数据取代了物理仓库。如果需要更换零件，将在本地打印。
• 过时零件（逆向工程）：如果有缺陷零件不再有任何蓝图，则会在几天内对其进行 3D 扫描、CAD 建模并打印（通常使用 DED 或 PBF）。

5。机械工程工具制造（设备）

除了最终产品的组件之外，机器制造商还不断需要内部资源。

• 装配设备：可以精确打印复杂的仪表和支架，以适应员工的人体工程学和工件的几何形状。
• 感应线圈：用于感应淬火的铜线圈（例如齿轮）可以直接用纯铜打印（通过绿色激光 PBF）。与弯曲和焊接铜管相比，它们的使用寿命明显更长，冷却效果更好。

6。 WAAM 在大型机械工程中的集成

虽然 PBF 非常适合小型阀门和夹具，但WAAM（电弧增材制造）正在征服大型机器和工厂建设。

• WAAM 无需等待数周才能获得大型锻件或铸件（例如大型法兰、涡轮机壳体），而是在几天内即可制造出近净形毛坯。然后仅铣削关键的功能表面。
• 这可以节省交货时间，减少对全球供应链的依赖，并大幅减少材料浪费。

7。结论：工程范式转变

机械工程历来受到铣床和车床局限性的影响。 “你不能那样铣削它”是许多设计师的口头禅。因此，增材制造在机械工程中的成功应用主要需要对工程师进行**增材制造设计 (DfAM)** 方面的培训。

一旦这些精神束缚被打破，金属 3D 打印将成为机械和工厂工程创新最强大的工具之一。