3D打印:给您这份最新解决工程问题的电子书

国际金属加工网 2021年02月20日

当解决您工程设计问题的最佳解决方案开始变得复杂时,您会怎么做?

多年来,可生产的部件复杂性已经达到了上限。超过某种程度后,传统生产技术便无法再以经济高效的方式(在某些情况下甚至完全无法)实现复杂设计。如今,工程师们摆脱了先前的局限性,可以生产复杂、高价值的组件,使团队达到更高的高度。

电子书探讨的应用包括:

  • 热交换器

  • 推进系统

  • 歧管

  • 微流体装置等

本指南回答了以下问题:

  • 增材制造生产增强了哪些流体动力学应用?

  • 增材制造赋予了流体流动部件和系统哪些具体优势?

  • 如何将增材制造作为新工艺有效、高效地实施?

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集成式冷却案例应用

欧洲核子研究中心(CERN)与3D Systems合作,开发并生产用于大型强子对撞机(LHC)实验的3D打印钛冷却棒,以促进粒子检测。为维持反应以开展研究,研究团队需要一种方法来将检测区域冷却至-40˚C,而以下几个因素使冷却变得非常复杂:

  • 能够容纳冷却棒的空间有限

  • 在短时间内需要散去的热量

  • 整个条形探测器上的温度需要保持一致

  • 要满足保持探测器效率和分辨率所需达到的平坦度要求

尽管欧洲核子研究组织的团队没有3D打印经验,在与3D Systems应用创新小组(AIG)合作后,该小组帮助他们确保能获得可靠密封性、平坦度和50微米的精度,同时成功实现了0.25毫米的壁厚。3DSystems还协助他们完成了300多个部件的最终生产。

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合作完成的3D打印钛合金冷却棒

微流体案例应用

微流体系统使用尺寸从几十到几百微米不等的通道来处理或操作少量流体。考虑到这些小尺寸和所涉及流体的精密性,传统制造方法非常缓慢、昂贵且需要大量劳动力的洁净室工艺。增材制造和具有生物相容性材料的使用大大提高了微流体应用的速度和设计复杂性,可显著提高性能和生产能力。

例如,伦敦帝国理工学院用于病原体检测的Lacewing项目使用了Figure 4 Standalone 3D打印机和具有生物相容性的生产级材料制造原型并生产其芯片实 验室平台所用的微流体和功能组件。据帝国理工学院的博士生兼研究助理Matthew Cavuto介绍,用于设备的组件是基于Figure 4的功能来设计的。

“利用Figure 4,我们现在能够快速打印带有复杂内部 3D流体通道的部件来将样品流体输送到芯片上的不同感应区域,从而极大地提高了我们的微流体生产能力。”

了解有关 Lacewing项目的更多信息,请点击阅读完整案例研究。

Figure 4打印机助力新冠肺炎快速诊断设备研发

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微流体材料盒使用Figure 4 MED-AMB 10材料3D打印,外壳使用Figure 4 PROBLK 10材料打印

转变设计思路

向增材制造过渡时,必须将设计思路转变为增材制造(DfAM) 设计思路。增材制造可以分离出部件性能方面的挑战并将其解决,而不存在传统制造所受到的限制。这意味着可制造性和设计自由不再矛盾,由于生产线装配的减少、组件重量的降低、可靠性(由于连接点减少)的提高以及有机通道设计,您可以为部件和系统增加新功能,这只是其中一些例子。

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由于增材制造技术无需使用模具,增材制造部件并不会随其复杂度升高而花费更加昂贵。再加上增材制造流程自动化程 度的提高和与已有生产工作流程的进一步集成,使得增材制造对高价值部件的吸引力比以往任何时候都高。改善性能、经济性和可靠性的机会正在推动将增材制造作为一种生产技术而越来越多地采用它。

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本电子书探讨了这些应用,并进一步阐明了增材制造在高价值流体动力学应用(包括换热器、推进系统、歧管和微流体设备)中的优势。其中还介绍了如何将增材制造设计和生产集成到现有工作流程以确保实现最优质量和最高效率。

如何将3D打印引入您的现有工艺

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关于3D Systems

3D Systems提供全面的3D产品和服务,包括3D打印机、打印材料、云计算按需定制部件和数字设计工具。公司的生态系统覆盖了从产品设计到工厂车间的先进应用。3D Systems精准的医疗解决方案包括模拟、虚拟手术规划、医疗、牙科设备以及给患者定制的外科手术器械的打印。3D Systems花费了30年的时间帮助专业人士和企业优化他们的设计、改造工作流程,将创新产品推向市场、驱动新的商业模式。

www.3dsystems-china.com

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