3D打印助力金屬替代和輕量化

魔猴君  行業(yè)資訊   623天前

工程塑料在機(jī)械性能、耐久性、耐腐蝕性、耐熱性等方面能達(dá)到更高的要求，而且加工更方便并可替代金屬材料。工程塑料被廣泛應(yīng)用于電子電氣、汽車、建筑、辦公設(shè)備、機(jī)械、航空航天等行業(yè)，以塑代鋼已成為國際流行趨勢。例如航空航天、能源行業(yè)，需要用來PEEK類的工程塑料材料制作一些高強(qiáng)度、輕質(zhì)以及具有復(fù)雜幾何形狀的3D打印零部件或產(chǎn)品。

近日，據(jù)魔猴網(wǎng)了解，一家法國制造商分享了其通過3D打印技術(shù)為其公司發(fā)展帶來的價(jià)值，以及他們通過引入工業(yè)級高性能塑料3D打印設(shè)備所打造的技術(shù)競爭力。

高性能塑料3D打印部件

 輕量化且可替代金屬

從事機(jī)械精密工程的法國制造企業(yè)Société Parisse成立于1981年，以專業(yè)技術(shù)和高質(zhì)量的產(chǎn)品而聞名，他們的制造服務(wù)覆蓋到多領(lǐng)域，包括一級方程式賽車和賽車運(yùn)動、專業(yè)自行車、制藥、航空航天等領(lǐng)域的企業(yè)生產(chǎn)零部件，在航空航天領(lǐng)域，是阿麗亞娜火箭的零件供應(yīng)商之一。

這家企業(yè)對數(shù)控車床、銑床等制造設(shè)備等有著長期的應(yīng)用歷史，他們擁有四臺加工中心(2軸、3軸、5軸)、四臺數(shù)控車床(3軸和4軸)、單軸和雙軸車削、兩臺電火花線切割機(jī)床、一臺平面磨床、一臺外圓磨床、常規(guī)車削和銑削設(shè)備、一臺激光雕刻機(jī)，以及計(jì)量控制實(shí)驗(yàn)室和設(shè)計(jì)辦公室。隨著客戶的需求不斷增長，他們決定進(jìn)入工業(yè)3D打印領(lǐng)域。

3D打印的零件

作為航空航天零件供應(yīng)商，這家企業(yè)希望能夠開發(fā)輕量化的零部件。增材制造-3D打印技術(shù)為零部件設(shè)計(jì)帶來了更高自由度，這為團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)開發(fā)創(chuàng)新的、輕量化零部件帶來了空間。此外，在材料層面上，這家企業(yè)考慮通過更加輕質(zhì)的熱塑性塑料替代部分金屬零件。

根據(jù)《助力節(jié)能減排！“3D打印+工程塑料” 替代金屬的可能性探討》一文，熱塑性塑料替代部分金屬零件具有諸多益處，從阻燃性、耐化學(xué)性、比強(qiáng)度與耐熱、表面電阻等應(yīng)用性能需求的角度來考慮，都能夠找到適合的3D打印工程塑料材料替代金屬。

其中在航空航天領(lǐng)域熱塑性塑料替代部分金屬零件的一個(gè)明顯的益處是：金屬零件通常通過使用潤滑油來降低摩阻，但同時(shí)也會增加腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。塑料在耐磨性方面具有其先天優(yōu)勢。PA、PEEK 材料都具備較好的自潤滑的條件和較低的摩擦系數(shù)，PEEK 材料具備自潤滑的條件和干態(tài)下比較低的摩擦系數(shù)，以及良好的耐腐蝕性，它的耐化學(xué)性能堪比鎳鋼，僅溶于濃硫酸和濃硝酸等一些強(qiáng)腐蝕性的溶劑。

因此，實(shí)現(xiàn)零件的輕量化并能夠保持傳統(tǒng)金屬零件的所需要的性能，成為Société Parisse 引入3D打印設(shè)備時(shí)的考量因素。此外，這家企業(yè)還需要3D打印設(shè)備具有開放的材料系統(tǒng)，能夠幫助他們生產(chǎn)多種不同材料的高質(zhì)量3D打印零部件。

INTAMSYS-遠(yuǎn)鑄智能的工業(yè)級高性能材料3D打印設(shè)備FUNMAT PRO 610HT。這一設(shè)備具有開放的材料系統(tǒng)和高性能塑料增材制造的能力。FUNMAT PRO 610HT腔室能夠達(dá)到300?C，擁有全金屬熱端雙噴頭（最高溫度可達(dá)500°C），非常適合進(jìn)行高性能塑料的增材制造，例如可用于航空航天輕量化零部件制造的PEEK和PEKK材料。

不僅僅具有開放的材料系統(tǒng)和高性能塑料增材制造的能力，Société Parisse發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)鑄智能FUNMAT PRO 610HT 設(shè)備所具有的超大打印尺寸（610x508x508毫米），能夠支持他們進(jìn)行大部件的制造或多個(gè)小部件的批量生產(chǎn)。

INTAMSYS 遠(yuǎn)鑄智能在2016年從高端的PEEK材料3D打印切入市場，成為當(dāng)時(shí)全球?yàn)閿?shù)不多的可以提供PEEK材料3D打印完整解決方案的領(lǐng)先公司之一。FUNMAT PRO 610 HT 設(shè)備是遠(yuǎn)鑄智能在2020年針對航空航天、軍工、汽車等領(lǐng)域批量生產(chǎn)應(yīng)用推出的,可實(shí)現(xiàn)多種高性能塑料材料的增材制造。

在FUNMAT PRO 610 HT 設(shè)備的支持下，這家用戶在產(chǎn)品的開發(fā)與制造工作中，使用該設(shè)備進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)原型快速開發(fā)，以及生產(chǎn)最終使用的零部件，包括備件生產(chǎn)，也包括航空、鐵路和制藥領(lǐng)域所需的零部件。

INTAMSYS_4設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的框架(左) ；FUNMAT PRO 610 HT設(shè)備正在打印的框架部件(右)。

其中一個(gè)應(yīng)用案例是，通過FUNMAT PRO 610HT 設(shè)備3D打印了一種框架部件。得益于這一3D打印技術(shù)，這家法國客戶對這一部件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了創(chuàng)新，過去它需要由17個(gè)獨(dú)立的U型組件裝配而成，而3D打印部件為一個(gè)整體的功能集成部件。

Société Parisse 所有者Laurent Parisse表示：“一切都很棒，INTAMSYS的高溫塑料3D打印價(jià)格、腔室大小、功能等等。這有助于我們一直在尋求的創(chuàng)新突破，實(shí)現(xiàn)做出差異化的目標(biāo)?！?/span>

結(jié)果令人滿意，遠(yuǎn)鑄智能FUNMAT PRO 610HT 設(shè)備為這家法國企業(yè)尋求產(chǎn)品創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)差異化競爭力提供了從零件設(shè)計(jì)到輕量化實(shí)現(xiàn)等多方面的技術(shù)能力積累。

來源：3D科學(xué)谷