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金属3D打印推动阀门设计和制造领域的革命

News 17,oct,2020
阀门是用于控制流体(液体,气体,粉末)的方向,压力和流量的装置。它是流体动力系统的重要控制组件,广泛用于石油化工,采矿,电力,医疗,电子,机器人工业等领域的机械产品中。

金属3D打印技术以及CFD和CAE等智能软件的出现和成熟应用正在推动并引领阀门设计和制造的新变化。

新一代轻巧的液压歧管
液压阀歧管是一个复杂的整体,内部通道彼此交叉,入口布置也很复杂。

对于传统的液压阀歧管,为了制造内部交叉的歧管,必须先钻孔,然后用螺塞堵住不必要的钻孔。

但是毫无疑问,这种制造方法存在泄漏的可能性。此外,通过钻孔形成的内部通道是笔直的,并且具有90度转角。根据CFD(计算机流体动力学)分析结果,某些区域将出现流量减少的问题,而某些区域将出现湍流。


(90度转向流体模拟)

浙江大学金属增材制造实验室的朱Yi博士(浙江大学机械工程学院流体动力与机电系统国家重点实验室副教授)主要研究如何将金属3D打印(粉床技术)应用于创新设计液压元件,并开始在这个方向上与Eplus3D合作。基于增材制造过程,他带领的实验室团队重新设计了传统液压歧管的流道结构和接口布局,并进行测试并不断进行优化。



(传统方法制造的液压歧管/直角流道的流体动力学分析)

(优化了流道的液压歧管/弯曲流道的流体动力学分析)


(3D打印金属液压歧管)

液压歧管的重量从1.5千克减少到0.98千克,重量损失高达35%。体积从535 cm3减少到116 cm3,体积减少高达78%。

通过改变直角相交流动路径以实现平滑的圆弧过渡,可以改善流动特性。因此,当油通过流动路径时,局部压力损失减小。

同时,由于金属增材制造可以形成液压歧管的复杂整体结构,因此无需进行其他工艺钻孔,从而降低了泄漏的风险并提高了阀门的性能和稳定性。

浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室目前有近10名研究人员和研究生。该团队已经发表了近10篇有关金属增材制造液压组件的创新设计和过程控制的高级SCI期刊论文。它已申请(也已获得授权)4项专利。

“我希望每个人都能真正意识到3D打印是从数字信息收集到性能导向的数字设计,再到柔性数字制造全链条的一种技术系统。掌握这些工具的人都可以突破想象力的束缚,提高效率,性能和质量。”

-Eplus3D首席执行官李塔先生




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