對(duì)于高壓便攜式液壓動(dòng)力工具的制造商來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)師希望盡可能讓液壓功率單元變得輕盈，而3D打印可以將部件數(shù)量減少到最少，并且使流體管線盡可能短。Jaws of Life便攜式液壓動(dòng)力裝置制造商就發(fā)現(xiàn)了應(yīng)用金屬3D打印的優(yōu)勢(shì)。

重量減輕74%

     從小型輕型包裝中傳遞高功率是便攜式液壓系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)之一。這些高功率的工具依賴于在高壓下運(yùn)行的液壓系統(tǒng)，在緊湊的液壓?jiǎn)卧獌?nèi)產(chǎn)生以噸為單位的力，用于剪切，破碎或釋放扭矩。對(duì)于制造商來(lái)說(shuō)，制造高性能的液壓系統(tǒng)是產(chǎn)品立足市場(chǎng)的一大競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)。

     Jaws of Life便攜式液壓動(dòng)力裝置制造商通過(guò)金屬3D打印技術(shù)制造了液壓歧管，該歧管具有緊湊、輕質(zhì)的特點(diǎn)，重量約為傳統(tǒng)制造液壓歧管的四分之一 。

3D打印液壓歧管的內(nèi)部通道為圓形彎曲形狀，與傳統(tǒng)歧管中通過(guò)交叉鉆孔加工方式而形成的尖銳彎角相比能夠減少湍流現(xiàn)象，這使得3D打印液壓歧管性能可與傳統(tǒng)歧管相媲美，甚至超越傳統(tǒng)產(chǎn)品。此外，通過(guò)金屬3D打印制造的部件更小，比通過(guò)傳統(tǒng)方法制造的部件更輕。

左邊是一個(gè)用于便攜式裝置的歧管，右邊是3D打印的歧管，重量減輕了74％。 （圖片來(lái)源Aidro ）

     金屬3D打印與機(jī)加工部件形成增材與減材兩種不同工藝的鮮明對(duì)比，歧管部件的加工通常以固體金屬塊開始，通過(guò)機(jī)加工的方式將多余的材料切除。這項(xiàng)技術(shù)的局限性在于，如果要去除大部分多余的金屬以減輕重量，這樣做會(huì)增加相當(dāng)大的加工成本，并且由于干涉的原因，有些部位的金屬材料是無(wú)法通過(guò)機(jī)加工來(lái)去除的。

     機(jī)加工的局限性不僅僅體現(xiàn)在干涉因素，機(jī)加工無(wú)法實(shí)現(xiàn)隨形的橢圓形或自由形狀流體通道。常規(guī)歧管中的通道通常必須定位以防止交叉鉆，并且還需要留出通道間足夠的壁厚以提供足夠的強(qiáng)度，通常需插入用于連接內(nèi)部通道的輔助孔，以防止跨通道流動(dòng)。

     粉末床金屬熔融3D打印制造液壓組件的優(yōu)勢(shì)包括：可以通過(guò)對(duì)加工工藝的控制提升晶體結(jié)構(gòu)的性能，從而實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度的液壓組件；通道設(shè)計(jì)可以在更小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更大的流量；連接內(nèi)部通道的通道不必從歧管外部加工，無(wú)需使用孔塞。

Review

      金屬3D打印在液壓領(lǐng)域的應(yīng)用正在像其在隨形冷卻模具領(lǐng)域的應(yīng)用一樣不斷的深化。在3D打印液壓零件實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)方面，根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)研究，空客在液壓件3D打印領(lǐng)域可謂是個(gè)野心勃勃的實(shí)踐家，2017年3月30日，空客裝載了首個(gè)3D打印液壓件的A380飛機(jī)已試飛成功，這讓空客看到了通過(guò)3D打印提高液壓零件性能的機(jī)會(huì)。不過(guò)這個(gè)零件的制造過(guò)程是充滿探索與曲折的，擾流板液壓件是一個(gè)關(guān)系到飛機(jī)安全的關(guān)鍵部件，它的作用是控制空氣斷路或者擾流板。

      除了空客這樣以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)為目標(biāo)的，3D打印技術(shù)已成為多家液壓系統(tǒng)制造商制造復(fù)雜液壓零部件的選擇，例如，工程和制造公司穆格MOOG，在金屬3D打印液壓零件領(lǐng)域的有著超過(guò)16年的探索經(jīng)驗(yàn)，2017年另一家液壓傳動(dòng)和控制領(lǐng)域的著名制造商派克漢尼汾（Parker Hannifin）在總部附近開設(shè)了“先進(jìn)制造學(xué)習(xí)和開發(fā)中心”，工程師可以在該中心探索增材制造/3D打印的應(yīng)用。

     2017年，雷尼紹還幫助路虎BAR帆船通過(guò)金屬3D打印的液壓系統(tǒng)零件提升性能，加工出內(nèi)含光滑圓角的零件，大大提高流體傳輸?shù)男?。另外一家公司，Domin Fluid Power也是3D打印液壓領(lǐng)域的積極探索者。Domin Fluid Power制定了新的流體動(dòng)力產(chǎn)品“穩(wěn)定”設(shè)計(jì)的戰(zhàn)略，這個(gè)戰(zhàn)略建立在以金屬3D打印技術(shù)作為制造方式的基礎(chǔ)上。在此基礎(chǔ)上，Domin公司對(duì)一些多年來(lái)都沒(méi)有什么明顯改變的液壓流體動(dòng)力零部件進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)與制造，包括直接驅(qū)動(dòng)伺服液壓閥。

    不過(guò)金屬3D打印在液壓零件方面的應(yīng)用還需要與機(jī)加工以及熱處理等后處理工藝相結(jié)合才能真正達(dá)到零件的性能要求。在3D打印完成后，多軸CNC加工中心為精加工關(guān)鍵特性提供了高度的精度，為了正常運(yùn)轉(zhuǎn)，表面光潔度也是另外一個(gè)重要的關(guān)鍵質(zhì)量要求。圓柱體的頂面和底面存在臨界平面度和平行度的精度要求，這都需要通過(guò)機(jī)加工來(lái)實(shí)現(xiàn)，在連接部位，還需要精密的螺紋磨削來(lái)進(jìn)行加工操作。