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3D打印:两年变40天 费用省90%

导读: 过去,飞机钛合金结构件主要采用传统锻造和机械加工来制造,不仅耗时费力,光大型模具的加工就要用一年以上的时间,总花费更高达几十个亿,要动用几万吨级的水压机来工作,需要大量供电,甚至兴建电厂。

  在CSITF2013增材制造技术全球高峰论坛上,西安交通大学教授、中国工程院院士卢秉恒,北京航空航天大学教授王华明,北京工业设计促进中心主任陈冬亮,清华大学教授孙伟,华南理工大学教授杨永强,西北工业大学教授黄卫以及Stratasys、3DSystems的代表,共同探讨了增材制造技术(3D打印)对传统制造业的影响。

  制造飞机风洞模型

  卢秉恒院士介绍了3D打印技术在航空航天等高端领域的作用。他指出,3D打印在风洞模型方面有非常积极的作用,以前的风洞模型设备都是直接由人工制造出来,通过3D打印,就可以准确反映设计师对空气动力学形状的设计,还可以模拟飞机的一些量的分布,在吹风洞时,就能准确地进行动力学的仿真。“为了使空气动力学更逼真,还可以在表面镀上一层金属。”

  在传统的工业设计中,产品的强度和刚度不好把握,一般情况下会做光弹应力分析的实验,如果有了3D打印技术,就可用设备打印出透明的材料来做光弹实验,可实现应力可视化,以识别设计中不足的区域。卢秉恒介绍,西安交大还开发了一款用双照相机来照相的设备,通过大量数据采集,来分析零件的变形场,这种设备可以在飞机、汽车开动的过程中检测震动的信息,并分析震动状态下的变形和应力状况。

  这种技术应用于产品设计阶段,就可以测试应变场的分析,发现弱点并改进设计,这样就大大加快了产品的开发流程。目前,三维全场变形和应变快速检测技术,已经批量生产销售,广泛应用于航空航天、机械、汽车与模具以及大学科研机构。

  模具合格率暴增70%

  卢秉恒指出,通过3D打印,还可以结合传统制作方式来制造快速模具,以扩大运用,为此他们开发出树脂基、中或低熔点合金铸造以及金属电弧喷涂等多种方式。比如把快速原型制作的模型用硅胶包围起来,然后用刀片分开,就制成了一个模具,能把单件的模型非常快地复制成小批量的模具,用以生产小批量的类似工程塑料、聚氨酯等产品。

  还可以用3D打印设备打印出原型,再分批量直接制造蜡型模具。传统金属模具成本为3万元,开发周期为一至两个月,而用这种快速成型模具的方法,成本只有8000元,研发周期为两天,且30件无损伤。

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