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3D打印怎么用在船用柴油機上?

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3D打印怎么用在船用柴油機上?

發布日期:2019-01-17 作者: 點擊:

       目前,3D打印技術應用廣泛的是消費品, 電子、交通設備三大領域,在船用柴油機價格領域的應用鮮有報道,這和3D打印的技術特點、技術現狀以及船用柴油機自身的特點有關。 船用柴油機屬于傳統制造業,零件尺寸往往較大,使用材料沒有特殊要求,而3D打印機的打印尺寸有限且打印材料成本往往遠高于材料本身價格,因此船用柴油機領域還不具備批量的直接進行金屬打印的條件。但是根據3D打印技術的特點和優勢,可以在樣機研發過程中作為縮短開發周期和改進設計的有力手段進行多方面嘗試。

  1、快速原型 

       利用3D打印技術可以快速地使設計模型可視化?;诖蛴〉目焖僭涂梢詸z查實體模型的設計情況,進行模型改進和優化;對于須要檢查裝配情況的模型,可以不考慮材料和強度,在保證精度的情況下利用廉價材料快速造型,進行裝配檢查,節省設計時間。 除了快速打印原型零件進行設計和裝配檢查外,還可以打印特殊的試驗件,快速響應試驗需求。如直接利用樹脂材料打印多方案氣道吹風試驗樣件(圖3),可以有效縮短制作“木?!澳!T造原型”的時間;由于跳過了前期高額的樣件制造所需的模具費用,且可以自由設計,省卻了多余材料,直接打印成型,可以大幅縮短開發成本。

  2、快速鑄造 

       沙泵柴油機使用的3D打印在產品開發過程中,模具的形狀和加工周期是制約整個產品生命周期的重要因素,也是目前3D打印技術與實際工業聯系緊密的應用。對于尺寸較大的船用零部件,受限于金屬打印的尺寸限制,直接打印出金屬模具困難較大,但是可以應用無??焖勹T造。 以往船用柴油機的復雜結構零件鑄造工藝都是通過三維CAD模型得到三維砂芯模型,然后建立符合工藝要求的三維砂芯模具模型,制作砂芯模具,通過翻砂制作砂芯,再進行澆鑄等。

沙泵柴油機

       利用3D打印技術中的無模鑄造技術直接制作出符合鑄造要求的零件砂芯,可以簡化傳統鑄造工藝,同時保證不同模具之間帶來的容差型,提高效率、降低成本。 由于船用柴油機機體和缸蓋內部結構復雜,依靠傳統的設計制造方法,僅鑄造模具、修改模具等環節就需要近半年的時間,而且機體和缸蓋等內部存在多處自由曲面,采用傳統方法制造很難保證曲面精度。而采用無模鑄造技術,先制作出用于鑄造的砂型,再澆鑄成機體和缸蓋,不但可以極大地保證模具精度,更為重要的是,大大節省了時間。與傳統方法相比,采用無模鑄造技術可以將成品時間縮短2/3。圖4為幾個無模制作實例。 

       同理,進排氣管、增壓器罩殼和油泵罩殼等部件也可以利用同樣的方法進行快速鑄造;除此之外,還可以直接打印蠟模,用于增壓器渦輪葉片等部件的熔模精密制造,以避免薄壁熱開裂現象。

  3、快速制造 

       近幾年來,隨著3D打印技術材料的豐富和打印精度、打印尺寸的進步,利用3D打印技術的優勢和特點,越來越多的小批量、定制化和高設計附加值的產品開始直接進行成品打印。 在船用柴油機領域,同樣受限于金屬材料的打印尺寸,目前尚不能打印大尺寸零件,但是可以對增壓器渦輪葉片、氣門和氣門座圈等尺寸容差率和精度要求高的高溫合金材料零件進行直接打印成型;也可以解放設計束縛,進行快速混合制造,即對于零件好加工的部分采用傳統制造方式,難加工的部分直接3D打??;或者對于像ECU插板(圖5)等非金屬件進行自由設計和打印。 

       另外,利用3D打印技術的優勢突破以往加工 限制,設計中空零件或者復合材料零件;對于冷卻水道等受限于制造工藝的部位進行優化設計,為設計帶來新思路。

  4、快速修復 

       近年來在航空航天領域,對于容易損壞且造價較高的鈦合金葉片等零件常常利用3D打印中DMD(DirectMetalDeposition金屬送粉沉積)技術靈活牢固的特點,進行直接修復(圖6),或對耐磨材料進行金屬涂覆。 

       對于船用柴油機來說,曲軸主軸瓦等零部件造價較高且極易磨損,可以利用3D打印技術對該類零件損壞處進行修復或者添加高溫鎳基合金等材料作為涂層,以提高其耐磨性能和疲勞壽命。

       鋁合金船艇柴油機也使用了3D打印技術作為一種“增材制造”技術,近年來受到了越來越多的關注,其設計制造一體化,適合小批量、定制化和個性化制造的技術優勢和特點,推動其在航空航天、汽車、醫療制造業等領域的應用。 船用柴油機作為傳統行業有其自身的特點,目前3D打印技術的水平還無法挑戰傳統工藝在船用柴油機領域中的地位,但是3D打印技術具有廣泛的應用潛力,可以作為傳統工藝的一種有利補充,應用在小批量產品研發和試驗件制造。隨著3D技術的進步,材料的豐富和打印成本的降低,相信未來其在船用柴油機中的應用會越來越廣泛。

本文網址:http://www.kymdm.com/news/397.html

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