老工程师聊增材制造:车间里摸出来的实在经验

上周三凌晨一点,我刚躺到床上,手机就炸了。 车间主任的声音带着喘:“老陈,出事了。给汽配做的五个涡轮型芯,浇出来四个带缩孔,客户明早八点拉货,迟一天赔十万。” 我套上衣服就往厂里跑,整个车间灯全开了,一帮人蹲在砂型旁抽烟,地上扔了七八个烟蒂。 有人嗫嚅了一句:“要不…找对面那个增材工作室,打一个型芯试试?”

不是课本上的花活,是算着钱干活的技术

很多人听着增材制造玄乎,其实就是一层一层堆出来的,没啥神秘。 现在市面上主流的两条路,一个是FDM熔融堆积,一个是SLM金属选区激光烧结。 FDM便宜,整台设备十几万就能拿下,常见的塑料件样件,层厚一般控制在0.1mm到0.3mm,打个样两三天就能出来,适合改设计的时候快速试错。 SLM是打金属的,激光扫金属粉末,一层一层烧成型,光斑直径通常在20μm到100μm,精度高,能做复杂的内腔结构,现在国内做大件的,最大打印长度能做到2.5米,够够的。 FDM胜在便宜快,缺点是强度上不去,精度差,公差只能控到0.1mm级别,受力件不能用。 SLM胜在强度够精度高,啥金属都能打,缺点是设备贵几百万一台,粉末贵打印慢,成本是FDM的十几倍。 说实话,这行待久了就知道,行业里有个不说破的妥协。 很多小厂接客户的样件单,客户既要快又要便宜还要能受力,怎么办?不会跟你说我用FDM改的,都是打完再做浸渗环氧树脂处理,强度能翻两倍多,凑够客户试装的要求,价格比SLM便宜一大半,皆大欢喜,没人把这个说破。
车间厂房内工业金属增材制造设备现场图
车间厂房内工业金属增材制造设备现场图

不同行业用,完全是两个路数

我前两年跟航空院所合作过一个卫星支撑臂的项目,那个结构要求一体化镂空。 传统铣削的话,整块铝锭进去,最后要切掉90%以上的材料,不仅废料多,加工周期要半个多月,成本算下来要二十多万,还做不出要求的镂空结构。 最后用SLM增材打,一体化成型,总重比设计要求还轻了7%,成本砍了一半,一周就出来了。 航空航天要的就是单件小批量、轻量化、复杂结构,增材刚好踩在需求点上。 换模具行业就完全不一样了,要的不是轻量化,是能不能提升传统工艺做不到的性能。 去年我们给一个做冰箱外壳的注塑厂改模,原来的冷却水路是直孔打出来的,角落位置冷得慢,开模出来外壳总有翘曲,良率一直卡在86%上不去。 我们用增材给模芯做了随形水路,跟着产品轮廓走,没有死角,改完之后,冷却时间从原来的32秒降到18秒,良率直接涨到99%,客户的尾款提前半个月就打来了。 增材在不同行业的要求差得远,别拿一套标准套所有活。
增材制造打印的注塑模具随形水路剖开样品图
增材制造打印的注塑模具随形水路剖开样品图

热起来的市场,藏着没说破的暗礁

热起来的市场,藏着没说破的暗礁
热起来的市场,藏着没说破的暗礁
现在都在说进口替代,原来SLM设备全进口,一台要上千万,现在国内厂商做出来,三四百万就能拿下。 粉末也不用全进口了,很多铝合金、不锈钢粉末国内做的已经能用,价格砍了一半还多,这是实打实的进步,越来越多厂子能用得起增材了。 不过话说回来,行业里有个坎,没人愿意公开说。 就是批量生产的质量一致性,标准远远跟不上。 我见过同一台设备,同一批次的金属粉末,第一天打的十个样件,拉伸强度全合格,放五天环境湿度变了,再打十个,居然有三个强度差了12%,找来找去就是粉末吸潮没管控,可现在没有统一的在线实时检测标准。 很多厂子出货,全靠老师傅敲一敲看一看挑货,真要是批量做个几百件,谁敢保证每一件都合格? 很多主机厂不敢把增材用到量产核心部件上,就是怕这个,标准没跟上,出了问题谁都担不起。 那天我们赶了六个小时,增材打出了合格的陶瓷型芯,赶在八点浇铸完,开箱检查,尺寸全对,没有缩孔,十万块的违约金就这么省下了。 干了二十年机加工,我总结出来一句话:尺有所短寸有所长,增材是补窟窿的好楔子,不是打地基的大青石。 干活的时候,得摸清楚它的脾气,不能什么活都往它身上推。 你们车间用过增材救过急吗?碰到过什么有意思的幺蛾子?不妨出来唠两句。
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文章名称:老工程师聊增材制造:车间里摸出来的实在经验
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