3D Systems高端金属机又征服了一个数十亿美元的全球性产业

国际金属加工网 2017年03月31日

• 马里兰大学环境能源工程中心(CEEE)由美国能源部拨款研究新一代热交换机,3D Systems公司Quickparts部门直接金属打印(DMP)服务成为唯一满足该项目精简•绿色理念的生产技术

• CEEE的热交换器应用案例代表了DMP在精益生产空间制作小批量、高复杂性金属零件方面的重要性。这些零件正在例如持续压力、高压、重复使用和极端温度等的严苛环境中发挥着关键作用。

• 马里兰大学环境能源工程中心(CEEE)由美国能源部拨款研究新一代热交换机,3D Systems公司Quickparts部门直接金属打印(DMP)服务成为唯一满足该项目精简•绿色理念的生产技术

• CEEE的热交换器应用案例代表了DMP在精益生产空间制作小批量、高复杂性金属零件方面的重要性。这些零件正在例如持续压力、高压、重复使用和极端温度等的严苛环境中发挥着关键作用。

马里兰大学环境能源工程中心(CEEE)给它追求的能源转换创新之路总结了两个词:精简    绿色

CEEE正与国立橡树岭研究所合作,研究开发适用暖通空调和制冷设备的下一代迷你空气-冷媒热交换机,这个项目由美国能源部建筑技术一号办公室拨款,目前只有一种生产技术能满足CEEE精简 • 绿色的贯彻理念:3D Systems公司Qucikparts部门的直接金属打印(DMP)服务。

时间更短 效率更高

CEEE为满足工业研究发展的挑战,提供创新的解决方案和技术转让。赞助商皆为领先的工业企业和政府机构,它们为马里兰大学投入资金来加大对方对自身的直接支持。

3D Systems定制样件服务部门Qucikparts,是提供独特来样定制服务的全球领先服务商。该部门提供线上即时报价,3D设计和打印专业服务,以及纯熟的生产服务支持。

CEEE和Quickparts组队研究,欲在减轻重量缩小尺寸的同时,将1千瓦的热交换器的效率提高20%。在Qucikparts的帮助下,热交换器的生产周期从几个月缩短到了几周。

让它的制造成为可能

热交换器在世界现代经济里出现— 只要热、冷空气或制冷器需要,热交换器就上场了。全球范围来看,热交换器是一个数十亿美元的产业,从消费品到汽车航空航天工程都有涉及。

CEEE经过大范围深度的实验和理论研究,带来了创造用于热交换器的、形状特殊的管道和散热片。它的目标是达到最佳气侧热电阻,并将热交换器的尺寸和重量最小化。但是这些创新设计需要新的制作方式,CEEE建模与优化联合会主管—Vikrant Aute说道。

“大部分最优设计都不能用如今的生产工艺经济实惠地制作出来,“Aute说,“它们结构太复杂,细节尺寸太小,某些部分太薄。”

功能强大的直接金属打印出场的时刻到了。有了DMP,结构复杂性不再有限制——制作一个结构高度复杂的物件成本并不比制作一个结构简单的物件高。

DMP,这里指的是3D Systems的ProX™ DMP 320设备,它赋予CEEE制作形状非传统、结构多变化的热交换器的能力,这些热交换器用类似热塑成型或压铸成型等传统工艺是不可能制作出来的。

”DMP让我们能够制作结构非常特别的管道,比如设计成空心水滴的结构来承载制冷剂,“Aute说道。

Quickparts也会对热交换器进行设计微调,确保它能行之有效地生产出来。

”ProX DMP 320让我们切实做出尺寸小至250微米的开径和其他细节,重复精度也非常高。“Quickparts的业务发展经理Jonathan Cornelus说道。“耐高压和防漏的交换器墙壁可做成200微米那么薄,这对热交换器制作流程来说是一个可以真正改变游戏规则的优势。“

同一个样件 更好的设计

CEEE和Quickparts合作将热交换器的设计进行了优化,这样一来就可以一次性将其打印出来,并且只需进行最少的后处理操作。生产流程从几个月缩短到了几周,使CEEE在整个研究项目中能更早和更多地进行设计测试。一体化的设计也意味着可靠性更高。

“如果用传统工艺来制作,即使煞费苦心地把薄壁的管道用铜焊装配到歧管上,也很难保证在高压环境下能达到不渗漏的效果。”Aute说道。“有了DMP之后,无需再进行后处理,因为无论结构多复杂、细节都精微的零件,都是单次持续制作而成。”除了用同样的成本能做出结构非常复杂的零件的能力,ProX DMP 320还有适宜CEEE精简•绿色理念的优势。

预设定的建模参数,是3D Systems基于近50万次打印工作结果而开发,针对任何几何形态的零件都确保可预测和可重复的打印质量。

一个完全新型的体系,简化设定步骤,并可用钛、不锈钢和镍基超级合金等等制作所有类型的样件设计。CEEE的热交换器项目选择了钛作为主要材料,因为它质密无孔,又能制作出极薄但很坚固的壁。

ProX DMP 320系统拥有可更换的生产模块,可缩短更换打印材料的时间; 此外还有一个被严密控制的建模室,保证打印出来的每一个零件都拥有久经验证的性能、密度和化学纯度。剩下一小部分未被打印的材料可全部回收,节约成本,保护环境。CEEE对这款新型的热交换器的设计展开了广泛测试,使用了红外摄像机来证明热均匀地分布在交换器上,以及所有狭窄水滴形的交换器通道完全开放并顺利运作。结果显示,DMP技术制作的热交换器功能完好,完全符合CEEE的预期。

通向“精简•绿色”未来的路

像ProX系列这样的直接金属3D打印机,其拥有的强大功能正迅速让自身从一种实验性的原件工具转型为一种适用全球生产商的主流生产固定资产。

“我们正目睹着高端航空航天及工业设备市场的既存项目中,新应用和大提高的发生,尤其是那些将狭窄空间、轻质、高效作为关键考虑因素的项目。”来自Quickparts部门的Cornelus说道。
 
“CEEE的热交换器应用案例代表了DMP在精益生产空间制作小批量、高复杂性金属零件方面的重要性。这些零件正在例如持续压力、高压、重复使用和极端温度等的严苛环境中发挥着关键作用。“

考虑到DMP制作样件的强度和可靠性,也许给精简和绿色的理念中再加上“功能”这一点。在单个特性无法满足要求并是速度至上的生产环境中,这三重属性将完美适应。

关于3DSystems

3D Systems是3D打印行业中的领先者,提供“从设计到制造”全套解决方案,包括3D打印机、打印材料和云计算按需定制部件;其强大的数字化流程真正把创意带入生活,可选材料包括塑料、金属、陶瓷和食品等,获得专业人士和消费者的一致好评。3DS领先的医疗解决方案包括全套仿真、培训、互动式个人化的手术和患者特定解决方案以及牙科类设备上的应用等。3DS个性化的三维设计和检测产品提供最前沿的采集和触摸技术,成熟的集成式解决方案替代并补充传统方法,数据输入直接打印实物件减小设计新产品的时间和成本。这些解决方案都可用来加快设计、创造、沟通、原型或产生实物件,助力客户“制造未来”。

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(3D Systems)

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