科技不怕问

3D打印分哪几种?都是如何工作的?


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特别鸣谢本期主播:

西门子工业自动化产品(成都)有限公司

环境、健康与安全工程师

@江云平


3D 打印的技术思路

先抛开那些高大上的名称,来想一想我们是怎么制作一个零件的。传统的方式就是找一个毛坯,通过切割、打磨、转孔等各种方式去掉多余的部分,变成我们想要的样子。


后来呢,人们就想,能不能换一个思路,像搭积木一样,一块一块的把材料送到我们指定的位置固定,让它直接成为我们想要的样子。这种思路的方法被称为「增材制造技术」,即通过让材料逐渐累积起来变成我们想要的零件。


举个例子,我要做一个圆柱体,传统的做法是从一个大材料上切下来,现在的思路是拿 10 个一元的硬币垒起来粘住。所谓 3D 打印,就是这种「增材制造技术」的一种方式,像打印机把油墨送到指定的点,最终形成一幅图画,3D 打印就是把材料送到指定的位置,最终形成一个零件。


3D 打印的应用前景3D 打印的优势在于可以加工出各种复杂的、精度要求很高的零部件,而且一体成型对结构的寿命很有好处。


缺点嘛有三个:

1.可能知友们已经发现了:3D 打印基本都是一层一层实现的,要想做得细腻光滑精致又美观,每一层就要越薄越好,所以会大大增加制造的时间;

2.使用的材料很关键,熔点高了,打印的时候就要给材料更高的温度才能融化它,这也是为什么咱们在某宝上卖的都是使用熔点较低的塑料材料,要想在工业上用,当然金属的更好啦~~可是金属熔点高啊,大家见过炼钢厂的高炉吧,反过来这也是 SLM 技术黑科技的地方之一;

3.很难流水线式地大规模生产。


这三点归纳起来就是一个字:贵!


基于以上特点,目前,3D 打印技术适用的情况:

1.产量小

2.价值高


要求这么苛刻还有用武之地吗?


当然有啦! 比如西门子开始将 3D 打印技术用于制造燃气轮机叶片,消防水泵金属叶轮等;我们说个不常见的:燃气轮机的燃烧器。在工业社会,燃气轮机是人类重要的动力来源,比如发电、驱动舰船前进等等。


现在,咱们说回燃气轮机的燃烧器,有了刚才的介绍,你就可以想象对这个设备最基本的技术要求:

首先,必须耐高温,因为内部会燃烧,而且燃烧的温度越高,空气在内部膨胀的比例就越大,向后喷出的气流也就越大,能更高效地转化动能;

第二,必须耐高压,密封严实,不然,好不容易产生的膨胀空气从细缝漏走了,影响效率。


有了以上两个最基本的要求,还需要优化各个部件的外形,使得气体在喷出时遇到的阻力最小,从而最高效地提供动力,还要求它高强度,不易变形。


现在,有了 3D 打印这个新工具,随便你什么奇怪的形状,直接一体成型打印出来,而且免去组装,没有接口,你们说厉不厉害呢?这个燃烧器在意昂集团位于德国黑森州菲利普斯塔尔(Philippsthal)的联合循环电厂中已经运行达到了一年,运行时间逾 8000 小时,这期间没有出现任何问题报告。

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科技不怕问By 西门子调频1847


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