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五轴增材制造技术

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发布时间:2016-07-09 00:00:00

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据报道,三菱电机研究实验室MERL正在使用5轴增材制造技术——也就是一些人所谓的5D打印——来制造强度要比常规3D打印强35倍的部件

从战斗机到液晶电视,日本跨国企业三菱几乎涉足了电子和电气设备的几乎每个领域。该公司在世界各地运营,但是有一些最重要的研究活动实际上是在美国发生的。比如MERL就是该公司设在美国的一个重要的研究机构

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作为一家业务多元化的公司,三菱当然也涉足了3D打印技术:两年前,该公司重工业部门宣布,它将考虑用增材制造技术打造火箭部件。不过现在,MERL的正在致力于完善一种特别的3D打印方法,如果成功,将能够帮助该公司制造出适合关键应用的更强部件

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这种特别的方法就是所谓的五轴增材制造,它在3D打印头运动的X/Y/Z 3个轴之外又增加了两个轴来控制打印床的运动,也就是打印床可以来回倾斜,从而把总轴数增加到了5另外,这些53D打印机运行方式也与我们常见的3D打印机不同,不再整齐地将一层层材料平整地堆叠起来。。

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MERL高级首席研究科学家William Yerazunis最近做了一个实验来展示5轴增材制造的好处在哪里这位三菱专家首先使用标准的3D打印机(只有三个轴)打印出了一个塑料压力盖。由于其均匀的分层结构,这个3D打印的盖子明显弱于注塑制品这个盖子的所有层都是平的,压力很容易沿着薄弱的层间结合处将盖子扯开。”Yerazunis 解释说。

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然而,Yerazunis仍然使用同样的3D打印机和材料就有效地提高了3D打印部件的强度其中的秘密在于采用五轴增材制造改变了每层的沉积方法。为了证明这一点,Yerazunis和他的研究团队接着使用他们的“5D打印”方法使用相同的CAD模型,制造了相同的压力盖却获得了更强的结构。“如果我们考虑到来自内部的力量,并将沉积的每层材料从平面改成沿着压力盖最大应力线的曲面,我们就可以将它强度提高到35而且使用的材料也减少了25%。”Yerazunis说。

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不出所料,5D打印的压力盖要比3D打印同样形状的压力盖要好的多:3D打印压力盖能够抵抗大约0.1MPa的压力,而5轴增材制造的压力盖则能够承受3.7MPa的压力。这就大幅增加了强度,同时减少了材料的使用。

不过5D打印确实需要进行大量的分析而且它需要知道打印部件的用途。”Yerazunis说。但当你可以用它将个部件的强度增加五倍的话为此做出一些改变还是值得的

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