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雖然航空航天業(yè)一直是探索和采用金屬增材制造技術(shù)的肥沃產(chǎn)業(yè)，但汽車行業(yè)仍然受到一些限制。這并不是說(shuō)3D打印沒(méi)有被用于汽車生產(chǎn)，大多數(shù)（如果不是所有的）汽車制造商正在對(duì)其進(jìn)行調(diào)查，盡管由于許多因素（包括生產(chǎn)率和每件成本）的采用而受到限制。

最近，英國(guó)制造商Betatype展示了AM如何通過(guò)使用激光粉末床熔合（LPBF）在單一構(gòu)造中制造384個(gè)合格的金屬部件，從而克服汽車領(lǐng)域的這些限制。該項(xiàng)目利用Betatype優(yōu)化技術(shù)大幅降低部件成本（從40美元到4美元）并縮短交付周期（從444小時(shí)縮短到34小時(shí)）。

大批量產(chǎn)業(yè)

在其案例研究中，Betatype開(kāi)始挑戰(zhàn)人們普遍認(rèn)為的AM技術(shù)，正如他們現(xiàn)在所做的那樣，無(wú)法滿足某些面向消費(fèi)者的行業(yè)（如汽車）的大批量和低成本需求。相反，它表示在大批量行業(yè)中采用AM的關(guān)鍵是優(yōu)化流程經(jīng)濟(jì)性。換句話說(shuō)，為每個(gè)生產(chǎn)的零件選擇最有效的制造工藝。

通過(guò)將這些知識(shí)與自身對(duì)AM限制及其優(yōu)化技術(shù)的認(rèn)識(shí)相結(jié)合，Betatype表示，它能夠幫助客戶創(chuàng)建專為AM設(shè)計(jì)的零件，并且比傳統(tǒng)制造零件表現(xiàn)更好，在經(jīng)濟(jì)上也是可行的。

完全堆疊

更實(shí)際的是，Betatype演示了如何通過(guò)3D打印一系列LED大燈將AM用于汽車行業(yè)的生產(chǎn)制造。正如該公司所解釋的那樣，該項(xiàng)目源于汽車行業(yè)最近轉(zhuǎn)向使用LED大燈及其適應(yīng)新的熱管理挑戰(zhàn)的需求。

“ 通常這些新組件需要相對(duì)較大的散熱器，這些散熱器通常是主動(dòng)冷卻的。”該公司寫道?！?Betatype認(rèn)識(shí)到這些金屬部件的特定幾何形狀使其成為L(zhǎng)PBF生產(chǎn)的理想選擇，LPBF可以將多個(gè)制造工藝整合為一種生產(chǎn)方法?！?/p>

為了使金屬大燈部件適合AM，Betatype首先重新設(shè)計(jì)了使用LPBF進(jìn)行打印的部件。在重新設(shè)計(jì)過(guò)程中，Betatype能夠設(shè)計(jì)具有內(nèi)置支撐功能的部件，這使得多個(gè)前燈部件能夠在構(gòu)建托盤中彼此堆疊，而無(wú)需額外的支撐。

雖然“完全堆疊”通常被認(rèn)為是一項(xiàng)復(fù)雜的壯舉（很大程度上是由于層過(guò)程中的熱應(yīng)力），Betatype確保前照燈部件設(shè)計(jì)用于減少熱應(yīng)力。Betatype提出的新穎堆疊設(shè)計(jì)最終使公司能夠?qū)⒁幌盗辛慵扒短住痹谝黄?，以?yōu)化打印機(jī)的構(gòu)建量。如上所述，由于這一點(diǎn)，在一個(gè)打印作業(yè)中共打印了384個(gè)零件。用于實(shí)現(xiàn)此目的的機(jī)器是EOS M 280系統(tǒng)。

更好，更便宜，更快

除了將零件設(shè)計(jì)為堆疊模型外，Betatype還利用其專業(yè)知識(shí)優(yōu)化構(gòu)建過(guò)程的其他方面。正如該公司指出：

通過(guò)特定的控制參數(shù)，每層中的部件暴露于激光有效熔化部件的單個(gè)刀具路徑中，顯著減少兩者之間的延遲最小 。這與Betatype的優(yōu)化算法和過(guò)程IP相結(jié)合，將每個(gè)部件的構(gòu)建時(shí)間從每個(gè)部件的1小時(shí)減少到不到5分鐘。這比使用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建處理器快10倍。

在成本方面，Betatype表示它成功地將每件成本從40多美元降低到不到4美元，大大節(jié)省了成本。他補(bǔ)充說(shuō)，使用EOS M280或Renishaw的RenAM500M（單激光中型框架（SLMF）系統(tǒng)），它可以將生產(chǎn)時(shí)間從444小時(shí)縮短到大約30小時(shí)，用于生產(chǎn)384大燈部件。然而，使用新的多激光系統(tǒng)MLMF，它甚至能夠?qū)?gòu)建時(shí)間縮短到19小時(shí)。

“使用這些高生產(chǎn)率系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)生產(chǎn)一年的生產(chǎn)率從7055個(gè)零件增加到135，168個(gè)就有可能實(shí)現(xiàn)19倍的增長(zhǎng)?！盉etatype說(shuō)道?！巴ㄟ^(guò)安裝7臺(tái)機(jī)器運(yùn)行這一優(yōu)化過(guò)程，每年可以接近100萬(wàn)個(gè)零件，功能更強(qiáng)，成本效益更高的零件?！?/p>