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整体叶盘与锻造+3D打印混合制造,洞见亚琛ACAM深度赋能正向创新

时间:2020-01-06 10:51 来源:南极熊 作者:中国3D打印网 阅读:

     长期以来,增材制造-3D打印技术被视为一种原型制作方法,随着增材制造设备、材料和软件解决方案的可用性越来越高,增材制造承载着产品创新与重塑能力,日益成为高附加值零部件制造的重要技术。

    然而,在增材制造技术的实际应用中,无论是企业的管理层还是从事设计、制造工作的一线员工,都将面临着来自于增材制造技术本身的挑战,以及向增材制造思维转变的挑战。从安装3D打印设备,到通过这一技术实现产品制造,之间存在着一段需要跨越的沟壑,如果企业单独面对这一过程,将付出很多时间与试错成本。

     位于德国亚琛的亚琛增材制造中心(ACAM)于2015年9月23日正式成立,中心旨在帮助制造企业有效地利用增材制造方法,并为其生产过程带来利润。目前,ACAM在全球范围内为制造企业提供欧洲领先科研机构多年来积累的增材制造专业技术,并通过社区、联合研发、咨询、增材制造知识服务,以及专业教育服务,帮助企业应对增材制造技术在应用中的挑战。

      对ACAM-亚琛增材制造中的科研合作伙伴与制造企业资源,以及开展的服务和部分联合研发成果进行了梳理,以此来感受ACAM-亚琛增材制造中心为增材制造技术在制造中应用落地所开辟的“快车道”。

ACAM_Partner

ACAM 科研合作伙伴。来源:ACAM

block 全工艺链赋能

     ACAM-亚琛增材制造中心致力于为制造企业提供领先科研机构在增材制造-3D打印领域的专业知识, 使企业成员参与到相关增材制造研发项目中。ACAM为制造企业提供一站式的增材制造专业技术,涵盖从设计阶段到质量控制的整个工艺链,增材制造工艺链自动化,定制化3D打印材料开发,并致力于推动提高增材制造生产率,缩短应用转化周期。ACAM所开展的其他重要工作包括为企业提供联合研发服务,提供增材制造技术培训和教育,并打造ACAM 交流社区。

ACAM member

ACAM 的部分社区成员。来源:ACAM

    ACAM社区成员成立之初包括林德集团、大众、丰田、舍弗勒、Danfoss、GKN、欧瑞康、OKUMA等等。ACAM会员是联合研发项目的受益方,会员企业可以直接有效地利用ACAM的增材制造资源,达成自身在增材制造技术领域的目标。ACAM的行业会员在每年都将共同确定增材制造研究主题,利用亚琛工业大学亚琛分校的独特资源,由ACAM 的研发合作伙伴开展科研项目。科研项目中产生的成果将提供给参与该项目的成员。此外,所有ACAM行业会员都将收到一份每个科研项目的综合报告。

2019年ACAM会员所开展的联合研发项目主题包括:

  • 增材制造软件工具
  • LPBF(激光粉末床熔融)工程钢的加工、挑战和潜力
  • 混合零件–技术的便捷组合(铸造/锻造/增材制造)
  • 案例研究–多材料打印
  • 增材制造零件的无损检测
  • 思考3D打印技术如何改变设计师的思维
  • 新型增材制造材料

2020年,ACAM 将开展的研究主题则包括:

  • 金属binder jeting基准
  • 后处理方法的基准测试,包括自动后处理(金属和塑料)
  • 从激光粉末床熔化LPBF制造的零件中自动去除粉末
  • 通过可变光束直径,提高激光粉末床熔化LPBF生产率
  • LPBF和EBM的工具钢案例研究
  • 基于LMD的工具钢增材制造可行性研究
  • 高温应用的高熵合金,通过LPBF加工形状记忆合金和金属玻璃
  • 信任增材制造设备:开发用于LPBF和DED机器认证的方法

block 赋能从源头推动

为了更直观的了解ACAM如何通过赋能3D打印应用创新推动产业化落地进程,3D科学谷特别分享ACAM在研究工作中与我们国内比较相关的两个案例:

整体叶盘

ACAM_Blade Disk

▏通过LPBF 技术改善整体叶盘制造

   创新的发动机部件通常具有复杂的设计和几何形状,这对传统制造方法提出了挑战。亚琛工业大学数字增材制造DAP和Fraunhofer IPT专家研究了整体叶盘制造的工艺链,并将激光粉末床熔融(LPBF)3D打印作为一种替代性制造方法。
最先进的整体叶盘由镍基超级合金(例如IN 718)制成,该材料很难加工,因此通过铣削加工制造叶片既费时又费钱,而使用LPBF技术制造叶片,则由于近净形而使得必须去除的材料显著减少。其中的晶格结构还将避免铣削过程中的振动。

混合制造

ACAM-Hybrid Forging

▏混合制造:锻造+增材制造

通过不同技术进行混合制造为零件加工提供了降低成本的新选择。

在由联邦经济事务和能源部联邦能源局、BMWI资助的公共研究项目SAMT64中,勃兰登堡理工大学科特布斯-森夫滕贝格大学,ACAM的会员企业OTTO FUCHS-KG,以及ACAM科研合作伙伴Fraunhofer ILT 共同探索了由Ti-6Al-4V支架的混合生产路线。

支架的基础部分是采用锻造技术制造,而上部采用基于粉末或金属丝的定向能量沉积增材制造技术制造。该研究专注于热处理优化,从而实现良好的平衡性能。

以上的案例中我们可以发现ACAM赋能创新的思路与行动方式。当然,这仅仅是众多案例中的两例。ACAM 提供众多增材制造应用以及针对汽车、航空、医疗等领域提供全面的咨询服务,涵盖的服务范围包括零件设计、业务创新、增材制造技术和材料、详细的工艺链布局。

ACAM-Part

来源:ACAM

   例如在设计阶段,ACAM 提供的咨询服务包括提供相关软件的访问权,并通过增材制造数据链指导ACAM 的合作伙伴。ACAM还为企业提供面向增材制造的金属和塑料零件的(重新)设计支持。

block 创新赋能应用,教育赋能创新

ACAM专业教育服务建立在亚琛25年来积累的增材制造领域研发专业知识基础上打造的,培训内容包括增材制造技术、材料和工艺的特殊功能、应用增材制造时面临的挑战,以及在制造业市场中的经济前景。

通过证书课程,培训学员将了解增材制造技术在与工业集成和实施过程中可能面临的挑战,以及如何克服这些挑战。除授课外,课程还包括应用实践,包括车间实习。

ACAM-education

     值得期待的是,ACAM的教育离我国并不遥远,根据3D科学谷,由ACAM-亚琛增材制造中心中国携手国际增材制造专家打造的在线教育平台计划于2020年formnext深圳国际增材制造展会亮相,这一平台将积极推动我国在增材制造领域多学科的知识与能力建设,为大学教育提供增材制造教育所需要的跨界的知识覆盖,为企业教育提供增材制造教育所需要的高度与深度。

(责任编辑:中国3D打印网)

weixin
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