先临三维:造物乐趣 |金属3D打印批量制造开瓶器挂件

国际金属加工网 2020年07月02日

2019年底,位于德国斯图加特的先临三维子公司,完成了易加三维EP-M150和EP-M250 Pro两款金属3D打印机的装机与调试。自此,先临三维德国子公司面向欧美客户,不仅仅可以提供3D数字化、智能设计、三维检测方面的服务,还可以提供就近、专业的金属增材制造服务。

近期,先临三维德国的技术团队刚刚完成了一个有趣的金属3D打印尝试——在几乎没有支撑和后处理的情况下小批量快速制造一批开瓶器挂

小批量快速制造一批开瓶器挂件

小批量快速制造一批开瓶器挂件。

(刚刚3D打印完成的开瓶器)

虽然开瓶器只是一个日常生活用品,但是这批开瓶器挂件的设计、生产和质检的过程,很好地展现了智能设计、增材制造和3D检测技术之间的关联性以及综合应用的价值。

智能设计

CAD设计图

(开瓶器挂件的CAD设计图)

基于金属增材制造技术的成型特点,这个开瓶器挂件通过拓扑优化设计与仿真分析实现了两个目标:

  1. 通过产品形态上的调整,使打印的支撑结构最少化,以减少材料消耗、打印时间和后处理的成本。

  2. 经过强度和压力的模拟,进一步“削除”冗余,让整个开瓶器的设计简洁、精干。

数据与打印成品的对比图

(数据与打印成品的对比图)

增材制造数据准备

CAD设计数据在输入3D打印机之前,还需要完成打印数据的准备,包括支撑的添加、数据的排布、扫描路径和工艺参数的设置等。这个过程,工程师用到了Voxel Dance增材制造前处理软件和易加三维自主研发的EP-Hatch工艺软件。

CAD设计数据

工程师在在Voxel Dance软件中添加支撑结构时,主要考虑了两个方面的需求;一是在增材制造过程中拉住零件不挪移、不变型;二是后处理时能够比较容易去除支撑。

CAD设计数据

CAD设计数据

CAD设计数据

经过合理排布,在EP-M150金属3D打印机150mm直径的平台上,一共创建了79个开瓶器挂件的打印数据。

整版打印数据切片后,工程师把数据导入EP-Hatch软件,完成3D打印前的工艺参数设置,包括填充路径、扫描策略、单独小区域参数设置等。

增材制造

在上机打印时,工程师选择了钛合金(Ti6Al4V 23级)材料,确保最终成品即轻巧又牢固耐用。

钛合金这种增材制造材料,通常应用于航空航天、国防、汽车(含赛车)、医疗和牙科等行业。它具有良好的性能:

  • 抗拉强度 1250 MPa

  • 屈服强度 1080 MPa

  • 硬度36 HRC

  • 断裂延伸率12±2 %

  • 密度 4.3 g/cm³

(开瓶器打印完成的实物)

开瓶器

打印后,由于支撑的合理设计,用手即可将零件从基板上拆下。然后工程师对它们进行了简单的喷砂抛光形成了表面均匀的哑光效果。

三维检测

打印出来的成品是否符合当初的设计图纸呢?很简单,做一次全自动三维检测吧!

在先临三维计量级桌面全自动三维扫描仪AutoScan Inspec3D Systems公司Geomagic检测软件 Control X的双重助攻下,工程师随机挑选一个开瓶器然后把它固定在扫描台上后,在软件中轻松点击几个按钮,数分钟内就获取到了一份详尽、完整的检测报告。

AutoScan Inspec 三维扫描仪

(500W像素的AutoScan Inspec 三维扫描仪,专为小型工件的全自动测量而设计)

 Control X软件可快速输出检测报告

( 在 Control X软件中把3D扫描数据与原始CAD图纸相比较即可快速输出检测报告)

检测结果显示,EP-M150金属3D打印机出色地完成了钛合金开瓶器挂件的小批量制造任务。

For more shining ideas

无论是设计制造复杂的工业产品,还是一个简单的生活用品,厂商和设计师都可以利用智能设计、增材制造和三维检测的综合三维数字化技术解决方案,加快产品的开发迭代速度,优化产品的品质与功能,并节约大量的财力、物力与人力开支。

夏日炎炎,

在啤酒烧烤小龙虾的饕餮队伍里,

拥有一个有趣的开瓶器,

你就是最亮的仔!

开啤酒瓶

7月8日~10日,TCT Asia 亚洲3D打印、增材制造展即将在上海新国际博览中心举办。欢迎到展会现场莅临先临三维展位(E6馆E11展位)—易加三维展区。

TCT

(先临三维)

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