金屬3D打印?如何優化流體歧管？

金屬3D打印如何優化流體歧管？

       流體歧管是連接兩個或多個流體管道或通道的部件。雖然概念上很簡單，但此類部件在所屬系統中發揮著重要作用。您可以采用提高流體歧管性能的方式來提升整個系統的性能。由于存在局限性，傳統制造工藝經常無法對流體歧管進行優化。重量和體積過大、尖角、滯流區和多個易漏連接點等問題很常見。

       金屬增材制造(AM)能夠以傳統制造無法實現的方法優化流體歧管。經增材制造優化后的部件采用整體設計，無需組裝操作，能夠生產有機的薄壁形狀，還減少了最終組件的重量和體積。這些優勢在半導體設備等應用中尤其有益，半導體設備的特點是在潔凈環境中封裝密實、快速運動的組件，其包含許多流體管道。增材制造組件旨在提供更好的性能，在一些應用中，測得的干擾力最高降低了90%。

       由于對流體歧管傳統制造的現有設計均是針對這些工藝的局限性而打造，因此通常效率較低。出于此原因，我們建議從頭開始設計優化的增材制造歧管。不過，好消息是，通常只需要一到兩次設計迭代就可以得到可用于增材制造的歧管設計。

增材制造流體歧管的示例

       增材制造流體歧管用于各個行業中所用的快速運動組件的流體連接。在這些以性能為主的環境中，增材制造優化所帶來的優勢是關鍵。增材制造可以減輕重量來獲得更好的慣性結果，消除尖角以更好地控制壓力下降和干擾，并通過最大程度減少連接點來降低泄漏風險。

推動流體歧管應用采用增材制造的關鍵因素

使用增材制造的好處通常是相互關聯的。無論項目的主要目標是什么，例如因空間有限而進行包裝，都可以通過巧妙的設計策略來實現所有這些好處，令產品的表現超越主要目標（例如，減輕重量和改善流動性）。推動流體歧管應用采用增材制造的關鍵因素包括：

●輕量化

  輕量化對于快速運動系統中的組件尤其有重大影響，例如賽車和半導體設備，增材制造設計策略可以減輕質量，同時保持或提高強度。

●薄壁

  增材制造可實現低至0.3毫米的壁厚。生產壁厚更薄的部件有助于降低組件重量和成本。

●有機形狀

  通過消除尖角，并將形狀從以制造為導向調整為以性能為導向，減少歧管內的湍流和滯流區。

●減少部件數量并提高密封防漏性

  增材制造能夠將多部件組裝件整合為更少的甚至單個組件。通過減少或消除組裝作業，可以消除已知的故障點，從而提高可靠性和組件使用壽命。

壁厚低至0.3毫米

●形式追隨功能

  傳統制造具有一定的局限性。當歧管的設計專門針對傳統制造工藝時，必須相應地對歧管作出調整，這通常會增大部件原本所需的占用空間，或者必須降低性能。采用增材制造，可以更加輕松地根據歧管預期功能的理論最佳形式來設計和制造歧管，從而提升歧管性能。

可采用常用金屬：

?鈦合金等級5/23

?鉻鎳鐵合金718/625

?鋁

?不銹鋼316L

使用增材制造的好處

輕質部件

?無縫薄壁部件

?形式優化設計（包括為了流體流動拓撲優化而采用生成式設計軟件完成的設計）

?功能優化設計（整合其他功能，如電纜導管、管夾等）

?通過簡化的生產流程縮短了產品上市時間

工作流程解決方案和最佳實踐

1.增材制造設計提示

要充分利用增材制造，針對增材制造開展設計非常重要。應當根據制約因素和您希望實現的理想功能開始設計，而不是修改現有設計使其適合增材制造。在此基礎上通過在必要時添加材料來創建您所需的形式和功能。這一點與傳統制造方式中在不需要的位置移除材料的方法不同。

2.文件準備

恰當的文件準備同時考慮了打印流程和后處理二者。請記住，未來某些操作可能會受限，因此應該相應地作出計劃。例如，無法對內部特征執行NC操作，因此您可以想想在這一點上如何設計部件或準備文件，以便完美解決此

問題。很多時候，更改設計

3.打印設置和參數

3D Systems直接金屬打印(DMP)解決方案的參數經過驗證，可以為用戶提供內置增材制造專業知識，向任何增材制造熟練程度的用戶推薦使用。對于專業參數解決方案，建議咨詢3D Systems應用創新小組的專家獲取最佳結果。

4.后處理

關于為您的應用量身定制的后處理建議，我們建議您與應用創新小組的專家合作。一般情況下，我們建議使用液體來清潔和拋光，因為液體清潔和拋光工藝更適合采用增材制造生產的有機形狀。此外，我們強烈建議從后處理環節中獲取相關反饋，并使用這些見解來改善和改進部件設計或文件準備兩個方面。

5.解決方案組成部分

打印機

3D Systems金屬3D打印機可以作為打印歧管的解決方案。

軟件

3DXpert?是3D Systems的集成式增材制造工作流程軟件，涵蓋從設計和文件準備到打印設置和參數的所有流程。

材料

?鈦合金等級5/23（分別為LaserForm Ti Gr5 (A)和LaserForm Ti Gr23 (A)）：高強度重量比；耐腐蝕性強

?鉻鎳鐵合金718/625（分別為LaserForm Ni718 (A) andLaserForm Ni625 (A)/(B)）：在高溫環境中保持強度

?鋁（LaserForm AlSi10Mg (A)、LaserForm AlSi7Mg0.6(A)和LaserForm AlSi12 (B)）：重量非常輕

?不銹鋼316L (LaserForm 316L (A))：常見工業材料、耐腐蝕性強、易拋光

6.成功的關鍵因素

合適的增材制造解決方案只是確保成功的一個因素。如何上手、集成和實施增材制造都對取得成功有影響。

上手–培養一名技術能手

擁有至少一名經過培訓的內部增材制造專家對于公司成功采用增材制造大有幫助。3D Systems通過應用創新小組提供各種培訓，讓您的技術能手跟上步伐，幫助您開啟良好開端。

整合–專家主導技術轉讓和部門間溝通

為了您能夠以最快的速度利用增材制造進行生產，3D Systems的技術轉讓服務可為您提供專家主導的產品開發支持，以進行增材制造和后處理，然后將文檔和知識轉移到您的生產場所。為確保輕松生產，設計師、增材制造專家和后處理專家之間定期溝通至關重要。

實施–總體擁有成本

增材制造能夠提升性能，并通過其帶來的好處（例如減少部件數量和組裝工作）延長整個系統的使用壽命。因此，成功實施增材制造在于將過去部件所花費的成本轉為整體附加價值。

增材制造能夠提升性能，并通過其帶來的好處（例如減少部件數量和組裝工作）延長整個系統的使用壽命。因此，成功實施增材制造在于將過去部件所花費的成本轉為整體附加價值。

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