確保手工制作的鈦?zhàn)孕熊嚵慵囊恢滦院唾|(zhì)量并不容 易，需要精湛技巧，耗時(shí)耗力。Angel Cycle Works 要求Optimus3D 提供金屬增材制造解決方案，以完全統(tǒng) 一的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)小批量的自行車閥桿組件。

　　背景

　　Optimus3D 提供增材制造全過程解決方案，為眾多 領(lǐng)域的企業(yè)提供支持服務(wù)，其中包括航空航天、汽車、工 業(yè)和醫(yī)療。在提供的服務(wù)中有端到端的解決方案，同時(shí)也 包括組件設(shè)計(jì)、原型和批量生產(chǎn)、后處理等。

　　Optimus3D 總部位于西班牙北部的維多利亞市阿拉 瓦科技園Gasteiz，公司服務(wù)于國際和本地客戶，讓他們 接觸到新一代的3D 打印機(jī)和軟件。憑借在增材制造方面 積累的專業(yè)知識(shí)，該公司可為客戶實(shí)現(xiàn)降低組件復(fù)雜性、 重量和成本，提高組件質(zhì)量和可靠性。

　　西班牙公司Angel Cycle Works 是一家國際知名的自 行車車架制造商和零部件制造商。公司的主要產(chǎn)品是手工 制作定制的自行車鈦金屬框架和組件，用于公路、碎石、 山地和越野的復(fù)雜環(huán)境。生產(chǎn)高品質(zhì)、高強(qiáng)度的自行車部 件依賴于主要從事手工焊接和小批量生產(chǎn)，Angel CycleWorks 熱衷于研發(fā)增材制造的生產(chǎn)工藝。

　　Optimus3D 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Pablo Capellan 說：“我們?cè)?金屬增材制造方面獲取的專業(yè)知識(shí)，在很大程度上要?dú)w功于 對(duì)現(xiàn)代制造業(yè)和逆向工程的深入了解，這也意味著我們可以 更容易地滿足客戶對(duì)3D 打印工藝的要求，充分使用增材制 造的全部功能?！?/p>

　　挑戰(zhàn)

　　從根本上來看，Angel Cycle Works 在手工制造鈦閥桿 組件時(shí)面臨的挑戰(zhàn)與原材料有關(guān)。事實(shí)證明，鈦是一種不太 容易使用的材料。尤其在手工焊接時(shí)，組件的完整性可能 會(huì)發(fā)生變形，并且完全符合3D CAD 模型變得也非常困難。 Pablo Capellan 繼續(xù)說道，即使涉及替代的增材制造工藝， 無論是通過分層熔化金屬還是沿路徑沉積構(gòu)建部件，鈦金屬 仍然給加工過程帶來不小的挑戰(zhàn)。

　　為了批量生產(chǎn)組件，最大化增材制造的生產(chǎn)力是 Optimus3D 的另一個(gè)關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。它不僅需要保證組件的完 全準(zhǔn)確性和可靠性，還需要確保每個(gè)構(gòu)建步驟中都能產(chǎn)生最 大數(shù)量的組件，已獲得成本效益。

　　解決方案

　　Optimus 3D 提議使用雷尼紹RenAM 500S 單激光增材 制造系統(tǒng)。它專為粉末床融合（也稱為激光熔化）構(gòu)建金屬 部件而設(shè)計(jì)，構(gòu)建體積為250mm×250mm×350mm。對(duì) 于Angel Cycle Works 自行車部件來說，重要的是雷尼紹系 統(tǒng)一流的惰性制造氣氛（充滿高純度氬氣的真空）確保了所 有合格金屬的高質(zhì)量構(gòu)建環(huán)境，包括鈦Ti6AI4V。

　　考慮到組件的結(jié)構(gòu)和尺寸，在垂直方向上構(gòu)建通常是首 選。然而，認(rèn)識(shí)到潛在的變形問題和最大限度提高生產(chǎn)率的 需要，Optimu3D 選擇在水平方向進(jìn)行堆積。

　　“我們的想法很簡單。通過水平制造組件，最大限度地減 少生產(chǎn)特定批次的自行車零件，幫助Angel Cycle Works實(shí)現(xiàn) 預(yù)算目標(biāo)。這意味著我們能夠更好地測量和處理變形，因?yàn)殚y 桿組件又長又細(xì)，尺寸為35mm×20mm×115mm?！盤ablo Capellan解釋道。

　　正如預(yù)期的那樣，直接從CAD 文件導(dǎo)出并采用水平制 造的方式生產(chǎn)組件，在最脆弱的區(qū)域會(huì)產(chǎn)生0.375mm 的扭 曲變形。為了消除這個(gè)缺陷，Optimus3D 與雷尼紹的工程 師合作，研發(fā)出基于有限元模擬的解決方案。

　　雷尼紹應(yīng)用工程師Alex Garcia 解釋說，通過第三方軟 件Simufact Additive 可以完美模擬RenAM 500S 系統(tǒng)的粉 末床熔合過程，從而確定使用精確補(bǔ)償系數(shù)準(zhǔn)確地“預(yù)扭曲” 組件設(shè)計(jì)。

　　結(jié)果

　　使用金屬增材制造，Angel Cycle Works 能夠生產(chǎn)出以 前手工制作的鈦?zhàn)孕熊囬y桿組件，確保組件質(zhì)量的高度一致 性，同時(shí)還改進(jìn)了其重量和強(qiáng)度特性，能夠更好地滿足客戶 對(duì)組件生產(chǎn)數(shù)量的動(dòng)態(tài)要求。

　　這種創(chuàng)新的金屬增材制造解決方案意味著RenAM 500S 系統(tǒng)上的每個(gè)構(gòu)建體積都能夠一次連續(xù)3D 打印多達(dá)50 個(gè) 相同的組件，完全可以實(shí)現(xiàn)非常短的交貨期。組件成本的大幅下降直接導(dǎo)致了供應(yīng)鏈的精簡。

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