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镭明激光用金属3D打印技术,再现大力神杯力量之美

作者: 镭明激光

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时间:2022-12-28

北京时间12月19日凌晨,卡塔尔世界杯的终极悬念终于揭晓,阿根廷队在点球大战中以4:2的比分击败法国队,夺得冠军,捧得象征足球界最高荣誉的大力神杯。

大力神杯:高36.8厘米,重6.175公斤,其中4.97公斤的主体由纯金铸造;基座宽13厘米,上面嵌有“FIFA”4个凸起的、用孔雀石雕刻的字母。整个奖杯看上去就像两个大力士托起了地球,因此得名。

镭明激光选用钛合金材料,利用金属增材制造激光选区熔化技术,一体成形快速生产出造型独特、充满力量感的大力神杯摆件。

大力神杯原始数模

在对大力神杯进行模型构建时,镭明激光技术团队采用蒙皮+点阵结构的设计取代原模型实心结构设计,在实现减重的同时,让大力神杯在各个方向上拥有良好的抗压能力,并使零件的重心靠近中间位置,更加方便握持、摆放。

在大力神杯的设计上,根据重量和其强度需求,蒙皮厚度为4mm,点阵胞元大小为5mm,杆径设置为0.75mm。

另外根据激光选区熔化成形工艺特点,为了保证顶部小角度结构在打印时不会出现缺量或起翘等缺陷,对于成形角度<45°的结构进行了点阵加密,加密点阵的胞元大小为2.5mm,杆径为0.75mm。

金属3D打印技术

轻量化大力神杯模型

蒙皮+点阵结构:

外部蒙皮+内部填充点阵的轻量化处理方式在民用航空航天等领域零件的轻量化制造中有着广泛的应用。主要具有以下优势:

  • 减少材料成本

点阵结构可以通过去除非关键区域的大部分材料来减少材料浪费。打印大力神杯所用到的材料为钛合金,此种材料较为昂贵,在不牺牲零件结构刚性和完整性的情况下可以大大节省成本。

  • 轻量化

通过点阵结构,可以将晶格参数精确调整到零件上的物理负载,将零件的整体质量减少60%甚至更多。

  • 高表面积

点阵结构可以提供更多曲面,大量释放表面积,这对于促进热交换的产品有极大优势。独特的点阵结构可以显著增加表面积,从而能以更经济的方式实现更高的换热效率。

  • 耐冲击

点阵结构在消散震力和冲击载荷方面非常有效,因为单元结构有助于整个结构的弯曲和能量分配,晶格可以集成到产品以减少冲击应力。

经过轻量化设计后的大力神杯,理论重量由原来的3.85kg,减少至1.5kg,减重超过60%,单件产品从打印到零件后处理完成,生产周期可控制在5天以内,充分展现了激光选区熔化技术在轻量化零件设计制造的潜力和短周期快速生产的优势。

金属3D打印技术

金属3D打印大力神杯

采用传统加工方式制造这样的摆件时,需要将三维模型拆分为多个部件逐一进行加工,最后再进行拼接组合,不仅制造时间长,且难以达到轻量化要求,材料损耗多。金属3D打印技术就可以解决这些问题。

数字化制造可以打破零件结构尺寸的约束,实现结构更复杂、尺寸更小、精度要求更精密的零部件的生产制造,弥补了传统行业生产及人工难度无法实现等问题。

未来,镭明激光将继续发挥在金属3D打印技术上的优势,为更多复杂零部件的生产制造提供各种解决方案。

 

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