车间老炮聊增材制造:没那么神,也没那么废

上个月初三班刚交完货,航空客户的质检就堵在车间门口了。 那批涡轮导流叶片,内部冷却流道死活不合格。 五轴走刀三次,全都堵刀,废了三个高温合金坯,一个小二十万,心疼得班长大哥抽了三盒烟。 谁提了一句,不然找隔壁那台增材机试试? 我当时还撇嘴,觉得那玩意就是展厅里摆着给投资人看的。 结果出来的活,直接把我脸打肿了。

你真以为增材就是“打印零件”?

说白了就是一层一层堆材料,和你小时候堆橡皮泥差不多,但是参数差一点,活就差好多。 做金属增材的SLM工艺,层厚一般控制在0.1mm,光斑直径大多是30μm左右,航空用的高温合金件,要求致密度必须达到99.5%以上,差0.1个点,疲劳寿命直接砍一半。 现在主流的两条路线,金属件走SLM,塑料复合件走SLS,各有优劣。 SLM打出来的金属件精度高,强度够,能直接上机用,但是设备贵,材料挑,打个10公斤的零件,光电费就好几千。 SLS效率高,成本低,什么尼龙、覆膜金属都能打,但是致密度上不去,受力大的地方用不了。
车间工业级SLM增材制造设备现场图
车间工业级SLM增材制造设备现场图
说实话,行业内有个不说的妥协。 好多做SLS的小厂,为了压成本,回收粉加的比新粉还多。 最高能加到40%回收粉比例,旧粉经过一次烧结,分子链断了不少,强度比全新粉掉15%左右,外观根本看不出来,只有长期受力才会裂,客户不做破坏性检测根本发现不了。 大家都不说,反正价格压得低,能拿到单就行。

不同行当的增材,玩法完全不一样

航空航天要的是什么?要的是能做传统工艺做不出来的结构。 去年我们给某航发院所做的导流叶片,内部12根直径0.8mm的弯曲冷却流道,五轴根本伸不出刀头,铸造成形又容易有砂眼,只能靠增材。 一次成型,后续只抛个光,打个孔,直接过疲劳测试,十万次循环没开裂。 客户当时就把后续的订单全放这了。 另一个完全不一样的行当,牙科。 牙科要的不是极致高强度,要的是个性化和快。 每个患者的牙槽窝形状都不一样,成品基台适配性差,传统定制铸造要两周,还贵。 我们和本地口腔医院合作,用增材做个性化钛基台,一天能出三十多个,工期从两周缩到3天,价格比进口定制便宜60%,现在医院每个月都有一两百个单。
增材制造打印的航空发动机冷却叶片实物图
增材制造打印的航空发动机冷却叶片实物图
不过话说回来,增材不是什么活都能接。 上个月有个客户拿个普通法兰来问能不能打印,报价过去他嫌贵,我说你找切削加工啊,一百块就能做的活,干嘛花一千找增材? 脑子清楚的都明白,增材是补缺口的,不是抢传统活的。

风口之下,藏着好多看不见的坑

现在风口上,进口替代,绿色制造,一堆资本往里面砸,国产设备也起来了。 原来德国进口的SLM设备一台四五百万,现在国产设备性能差不多,不到两百万就能拿下,材料也慢慢国产化了,成本降了一大块,确实给中小厂留了活路。 材料利用率方面,传统加工做叶片,利用率不到10%,增材能到90%以上,真的省,符合绿色制造的要求,没错。 但是有个行业内没人愿意公开说的难题。 就是残余应力的检测标准。 增材是一层一层堆出来的,每层冷却速度不一样,内部必然有残余应力,哪怕你退火了,也消不干净。 现在国内没有统一的强制检测标准,验收只看尺寸和抗拉强度,不查残余应力。 好多小厂打印完,随便退个火就发货,你拿回去用半年,应力慢慢释放,零件直接变形开裂,出了问题都找不到地方说理。 这个就是标准滞后带来的风险,没人敢提,一提就是动了整个行业的蛋糕,成本至少涨两成,好多中小厂直接活不下去。 我干了二十多年制造,什么新玩意都见过,刚出来的时候都吹得神乎其神,说要取代这个取代那个,最后还不是落到车间里,看怎么用。 我自己总结的土话:增材是补窟窿的好手,不是当筐装所有菜。 什么意思?老工艺能做好的活,就别凑热闹瞎换增材,老工艺做不了的难题,你再拿它上,准没错。 你们车间有没有用过增材干过什么活?踩过什么坑?出来聊聊。
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