這款3D打印鈦合金曲柄組比大多數(shù)同類產(chǎn)品輕50%，專為大規(guī)模生產(chǎn)而設(shè)計(jì)

魔猴君  科技前沿   20天前

波蘭自行車零部件制造商Aluear與比利時3D打印、軟件和開發(fā)公司Materialise合作，取得了雙方都稱之為自行車傳動系統(tǒng)技術(shù)的突破性成果：一款3D打印、CNC加工的鈦合金曲柄組，比傳統(tǒng)曲柄組輕50%以上，并且專為批量生產(chǎn)而設(shè)計(jì)。

對于Alugear公司而言，這項(xiàng)舉措標(biāo)志著其邁出了雄心勃勃的一步。該公司長期以來都意識到增材制造的潛力，但一直不確定如何將其應(yīng)用于工業(yè)規(guī)模?！爱?dāng)我們看到3D打印技術(shù)能夠打造出更輕、更強(qiáng)，且適用于多種用途的曲柄組時，我們就知道它是開啟我們3D打印之旅的完美之選，”Alugear聯(lián)合創(chuàng)始人Dawid Dyngosz說道?！拔覀兩钪?D打印能夠帶來我們所追求的性能優(yōu)勢，而Materialise正是能夠幫助我們從概念走向生產(chǎn)的理想合作伙伴。正是他們豐富的3D打印專業(yè)知識促使我們開展了這個項(xiàng)目。”

一家公司在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)方面的新方法

曲柄采用中空鈦合金材質(zhì)，在不犧牲強(qiáng)度的前提下顯著減輕了重量（來源：Alugear）。

該曲柄組項(xiàng)目源于Alugear和Materialise之間的深度合作，融合了戰(zhàn)略設(shè)計(jì)、仿真工具和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹圃旃に嚒Ｔ缙陔A段的重點(diǎn)是通過首件檢驗(yàn)（FAI）和對Materialise位于不來梅的金屬加工中心（該中心配備了增材制造和金屬零件批量生產(chǎn)所需的設(shè)備）的審核來驗(yàn)證概念。

Materialise創(chuàng)新經(jīng)理Simone Cannella認(rèn)為，此次合作不僅僅是零件制造?！拔覀儾恢皇谴蛴×慵?，”她說，“我們對產(chǎn)品和生產(chǎn)流程都進(jìn)行了工業(yè)化改造，以確保所有相關(guān)方都能從中獲益。這有助于客戶打造更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，并證明3D打印是完成這項(xiàng)工作的理想技術(shù)?！?/span>

該過程的核心是選擇鈦合金，因?yàn)樗哂凶吭降膹?qiáng)度重量比，并且曲柄組采用薄壁空心結(jié)構(gòu)，以減少不必要的重量，同時還能滿足嚴(yán)格的ISO 4210高負(fù)荷疲勞強(qiáng)度測試（100,000次循環(huán)）。

模擬：一項(xiàng)關(guān)鍵工具

曲柄組由Materialise公司采用激光粉末床熔融技術(shù)打印而成（來源：Materialise）。

仿真在完善曲柄組設(shè)計(jì)和生產(chǎn)準(zhǔn)備方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用?？矁?nèi)拉強(qiáng)調(diào)了這一階段的復(fù)雜性：“我們必須在機(jī)械性能、零件性能、后處理設(shè)計(jì)的合理性、項(xiàng)目成本、構(gòu)建方向和打印參數(shù)之間找到最佳平衡點(diǎn)?！?/span>

團(tuán)隊(duì)利用Materialise Magics的仿真模塊，運(yùn)行了針對特定打印參數(shù)校準(zhǔn)的復(fù)雜仿真，以預(yù)測零件的性能和偏差。這使他們能夠在迭代周期中進(jìn)行調(diào)整，確保每個原型在生產(chǎn)前都滿足性能和加工公差要求。

此次合作的成果是Stellar Ti曲柄組——一款一體式中空鈦合金部件，兼具卓越的性能和制造工藝。其重量僅為345克，并通過了ISO級疲勞測試，Alugear稱之為“業(yè)界首創(chuàng)”，實(shí)現(xiàn)了可大規(guī)模生產(chǎn)、3D打印和全CNC加工的鈦合金曲柄組。

Dyngosz認(rèn)為，該工藝的可重復(fù)性是其關(guān)鍵優(yōu)勢。“真正使這個部件在業(yè)內(nèi)具有突破性意義的是它的可重復(fù)性。Alugear率先推出了采用3D打印技術(shù)，并經(jīng)CNC全加工的鈦合金曲柄組，能夠以工業(yè)級規(guī)模可靠且經(jīng)濟(jì)高效地進(jìn)行批量生產(chǎn)?！?/span>

該設(shè)計(jì)還省去了焊接環(huán)節(jié)，減少了潛在的故障點(diǎn)，并簡化了自動化流程。由于生產(chǎn)現(xiàn)在能夠同時生產(chǎn)多種長度的產(chǎn)品，該工藝支持批量生產(chǎn)，并為該技術(shù)的更廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

隨著Stellar Ti曲柄組的問世，Alugear和Materialise已經(jīng)開始考慮將3D打印技術(shù)應(yīng)用于Alugear產(chǎn)品組合中的其他組件?！白盍钊伺d奮的是，我們的曲柄組不再僅僅是一個原型——我們可以持續(xù)、大規(guī)模地生產(chǎn)，并且成本也符合市場需求，”Dyngosz表示。“既然我們已經(jīng)證明這項(xiàng)技術(shù)行之有效，我們看到了將3D打印技術(shù)推廣到我們產(chǎn)品組合中的巨大潛力?！?/span>

該項(xiàng)目強(qiáng)調(diào)了增材制造、仿真和傳統(tǒng)加工如何相結(jié)合，以突破性能和生產(chǎn)的界限，為高端自行車零部件樹立了新的標(biāo)桿。

編譯整理：3dnatives