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    3D打印开创模具制造新途径 齿轮打印成“突破口”

    2019-02-01来源:3D帝国网

      模具是工业的基石,在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品开发能力,所以模具又有“工业之母”的赞誉。

      在传统的模具制造过程中,模具制造商制造的模具在耐用性、强度、精度等方面都具有其独特之处。通常,模具制造商会先用PRO-E等软件将模具图绘制出来,然后再采用相应的机器将模具生产出来。在实际的应用过程中,模具往往要耐磨损,因此,大部分模具在制造过程中都采用了钢、合金等材料。

      从总体来看,采用这种方式进行大批量模具制造时往往能取得良好的经济效益,但是在单件和小批量生产过程中,利用传统方式所取得的效果则较为一般。目前,采用这种方式可用于生产传统的注塑、压铸、橡胶模具等产品。

      通常来讲,一款模具要制作完成需要经过构思设计、材料选取等多种步骤。模具制造商所推出的新品上市时,必须通过严格的国际标准和体系认证,多个部件的认证将耗费较长的时间,这不利于新品的早日上市。

      在此情况下,3D打印给模具制造商提供了一套全新的解决方案。就模具制造业而言,3D打印机的运用可以使模具制造的精确度更高、效果更好、速度也更快。

      在3D打印技术的影响下,传统的模具制造行业逐渐发生了许多变化。其中,齿轮模具制造业在3D打印技术的推动下,正以前所未有的速度进行着新一轮的产业革命。

      借助3D打印的技术优势,齿轮制造进入了全新的发展阶段。

      通过运用3D打印机等专业设备,模具制造商可以根据用户的实际需求来精心选择较为适宜的打印方案。对于尺寸大小不同的齿轮零件来说,3D打印制造齿轮零件的方式也存在较大的差异,打印的效果也不完全相同。

      具体来讲,对于体型较小但是结构较为复杂的齿轮零件来说,模具制造商可以一点一点的将齿轮零件的构成部分添加上去,以此完成实物打印。对于体积庞大但是造型相对简单的齿轮零件来说,3D打印可以轻松实现整个制造过程。

      采用3D打印技术后,齿轮模型最终的打印效果会受到齿轮模型图的准确度、3D打印机的精度、材料的好坏等多重因素的影响。相比传统的齿轮制造方式,3D打印单个齿轮模型的效果较佳,因而其实际应用范围较为广泛。

      3D打印让齿轮快速建模制模成为可能,甚至直接按需打印所需齿轮也成为可能。

      2015年,中国战舰进港时齿轮断裂,无法快速抛锚。紧急关头,机电部门维修人员通过增材制造技术第一时间完成替换齿轮的打印和安装。在这艘战舰的舱内配备有计算机、熔铸设备、成型机,以及铝合金材料、不锈钢粉末等增材制造必需材料。通过计算机内存储的大量备件三维数据模型,成型机可根据模型对受损零件进行快速修复,部分简易零件可现场制造,大大提高了战时装备保障效率。

      2018年10月,奥地利电动汽车充电系统开发商Easelink与国际先进的聚合物供应商igus合作。Igus为Easelink提供各种3D打印齿轮,以测试可靠性和耐用性。3D打印齿轮igus有一个在线配置器,一旦用户指定齿轮的大小,齿数和扭矩值,它就会自动生成CAD模型。设计齿轮的整个过程可以在几秒钟内完成。

      这些齿轮采用SLS 3D打印机和igus专有的iglidur I6-PL聚合物打印,打印时间为24-72小时。由igus开发的用于SLS 3D打印的聚合物粉末可耐受极端温度(-40至+ 80℃)。 iglidur I6比标准塑料(如聚甲醛(POM))更耐用,弯曲强度为49/38 MPa。使用iglidur I6-PL制造的3D打印齿轮在一百万次循环后没有显示出明显的磨损迹象。相比之下,由聚甲醛(POM)制成的铣齿轮在321,000次循环后磨损,并在621,000次循环后完全破坏。

      结束语:3D打印开创了模具制造新方式,并不意味着短期内3D打印将取代传统的模具制造方式,就现阶段而言,3D打印技术尽管在生产周期、制品效果、产品精度等方面具有优势,但借助其技术优势进行齿轮等模具制造的方式并没有在世界各国大规模普及开来。 今后,3D打印技术除了可以在生产周期要求紧张的齿轮模具生产方面发挥作用外,其在齿轮模具的大批量生产方面潜藏的发展空间还有待挖掘。在业界人士的共同推动下,齿轮模具的生产方式将更加多样,整个齿轮模具的生产效率也将得到进一步提升。

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