​一、3D打印3400℃金屬材料鎢

     華曙高科針對高溫難熔金屬材料及3D打印成型機理工藝進行了系統的研究,是國內率先攻克3400℃金屬材料鎢3D打印的企業。

     散熱器是航天器熱控系統的主要裝置。芯片散熱器的作用是覆蓋在芯片上面,通過增加芯片和空氣的接觸面積,起到更好的散熱效果,是決定芯片使用壽命的重要部件,常用的材料為銀、銅、鋁等導熱性好的金屬。 壹般情況下,航空航天領域芯片散熱器的熱交換很大,導致散熱器變形嚴重,影響散熱效果和芯片的使用壽命,傳統方式使用銅材料,雖然銅具有散熱好的優點,但容易變形,導致芯片散熱器被破壞。目前的解決方案是用熱膨脹系數極低的鎢,制成多孔鎢固定件,將銅滲入到多孔鎢內,鎢將銅基散熱器固定,防止熱交換大時銅材料的變形。

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   多孔鎢固定件的制備難度非常大。作為壹種難熔金屬,鎢具有硬度高、耐磨、強度,韌性較好、耐熱、耐腐蝕等壹系列優良性能,傳統加工方式為粉末冶金或機加工,經歷從原料到模具成型,再到燒結、機加後處理等多個復雜工藝流程,加工周期長,多孔結構開模困難,成本高等問題,而且鎢材料在室溫下呈脆性,硬度很高,加劇了刀具的磨損,同時易產生掉塊而使加工表面產生缺陷,使後期機加工難度大大增加。

   早在2016年2月,工業級3D打印領航企業華曙高科應用研發團隊針對高溫難熔金屬材料及3D打印成型機理工藝進行了系統的研究,開發出3D打印工藝,解決了熔點高達3400℃鎢材料的激光精密成形,是國內率先攻克3400℃金屬材料鎢3D打印的企業。3月,華曙高科與某航空單位合作,將金屬3D打印技術應用於航空航天領域芯片散熱器固定件的制作,使其孔道結構設計更加靈活,加工周期大大縮短,多孔變徑結構壹次成型且無需後期機加工,其中大孔尺寸為 1.5±0.02mm,小孔尺寸為0.5±0.02mm,工件致密度>96%。

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金屬3D打印解決方案能使此類多孔變徑結構實現壹次成型,不僅能大幅縮短新型航空航天裝備的研發周期,而且能提高材料的利用率,降低制造成本。目前,工業級3D打印領航企業華曙高科擁有鋁合金、鈦合金、鎳基高溫合金、鎢合金等10余種材料的選區激光熔融工藝,其金屬3D打印設備FS271M能直接制成傳統工藝方法難以制造甚至無法制造的復雜金屬終端產品,零件機械性能與鍛造工藝相當,不僅能大幅縮短新型航空航天裝備的研發周期,而且能提高材料的利用率,降低制造成本,並且優化零件結構,減輕重量,減少應力集中,增加使用壽命。

二、3D打印隨形冷卻模具,產品冷卻時間減少48%

     汕頭市瑞祥模具有限公司是壹家主要從事快速模具、註塑模具、模具加工與制造的民營股份制公司,為廣汽本田、東風本田、廣汽豐田、東風日產和廣汽乘用車公司等多家國內知名汽車制造商的二級供應商。在引進金屬3D打印技術之前,其傳統的模具冷卻方式是在模具中鉆孔,以形成網狀冷卻液通道。由鉆孔方式形成的通道其幾何形狀會受到限制,對於比較簡單的模具,這種冷卻方式可以達到預期效果,但對於更為復雜的模具,冷卻效果就會大打折扣。

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    2017年,瑞祥模具采用華曙高科金屬3D打印解決方案,生產隨形冷卻模具。3D打印制造方式十分靈活,這意味著模具中冷卻液通道的復雜性幾乎不受限制。壹般情況下,模具內的隨形冷卻通道可保持與模具壁的距離均等,能更貼近產品內壁及增大冷卻面積,因此冷卻效果更加均勻;或者在模具內熱點集中的區域,可加大隨形冷卻通道的密集度,以此為這些區域提供更快速的冷卻。

    為了測試傳統模具與隨形冷卻模具溫度對比,采用Moldex 3D軟件進行模擬測試,並選擇壹個典型區域作為感測節點,在這個位置附近區域傳統水路難以冷卻,易形成積熱區。每個產品生產周期需經歷鎖模、射膠、保壓、冷卻、開模、頂針等多道工序,傳統模具生產總耗時約43.6秒,而3D打印隨形冷卻模具則大大縮短冷卻時間,將總耗時降低至31.6秒,生產效率縮短27.5%。利用3D打印技術可以制造具有特殊結構的模具,這是傳統制造方法難以實現的,也是3D打印技術在模具行業應用中的壹大亮點。更短的生產周期,更復雜的幾何形狀,以及降低最終成本的能力,3D打印技術更有利企業服務客戶定制想要的產品。

三、金屬3D打印短道速滑指扣助平昌冬奧會中國隊摘金奪銀

   平昌冬奧會中,中國短道速滑國家隊所使用的部分短道速滑手指指扣,正是采用工業級3D打印領航企業華曙高科金屬3D打印解決方案,為運動員量身定制,助力中國國家隊摘金奪銀!

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   在運動場上,小小的短道速滑手指指扣非常重要,它能幫助運動員在彎道扶冰的過程中減少扶冰摩擦力。以往比賽中,運動員的短道速滑手指指扣基本采用樹脂或膠質,華曙高科采用金屬3D打印解決方案,根據短道速滑國家隊運動員每個人的手指尺寸,量身定制9套鈦合金指扣,相比傳統指扣,具備四大亮點:

 

亮點壹:舒適輕便

首次采用金屬材料,每只僅重2.5g,相比傳統塑料件重量減輕約40%,比強度高,保證強度的同時比傳統塑料件壁厚減少了3/4,質量不增反降,有助於提升運動活力。

 

亮點二:更低阻力

經打磨拋光後,3D打印鈦合金指扣表面粗糙度更低,相對於傳統產品進壹步降低阻力。

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亮點三:高匹配度

指扣內壁根據運動員的手指形狀、大小進行設計,曲面設計與手指形狀完美貼合,保證每只手指無較大空隙,同時完美包裹。

 

亮點四:個性化定制

在保證基本尺寸的情況下其外觀可根據運動員進行多種設計,讓藝術與運動完美結合。

3D打印技術的發展,可以為運動員提供個性化服務。就目前來看,3D打印技術除了能夠量身定制更合適的運動產品,還將縮短產品制造過程中的供應鏈,降低成本。未來伴隨著3D技術及打印材料的不斷發展,體育用品制造格局將發生翻天覆地的變化。