3D打印噴頭在固體成形領(lǐng)域的全新應(yīng)用

王友岑

摘要：經(jīng)過設(shè)計的優(yōu)化和功能的改進(jìn)，3D打印噴淋裝置為鋁鍛件生產(chǎn)中的模具維護(hù)帶來了極大的改善。3D打印的鋁制噴淋裝置不僅工作穩(wěn)定可靠且擁有極優(yōu)的噴淋效果。與傳統(tǒng)的鋼制材料相比，其重量也減輕了90%，這就允許傳遞系統(tǒng)進(jìn)行更快速的動作和響應(yīng)，在每次單獨的打擊行程之間，同時完成吹掃氧化皮，冷卻模具表面，噴涂潤滑劑和干燥模具表面的工藝需求，而傳統(tǒng)的噴淋裝置，則無法滿足在有限時間內(nèi)完成上述工序。同時，通過配合使用西馬克集團(tuán)提供的步進(jìn)梁系統(tǒng)，鍛造生產(chǎn)線可在實現(xiàn)高生產(chǎn)節(jié)拍的同時又能顯著延長模具的使用壽命。

關(guān)鍵詞：3D打印噴頭;固體形成;應(yīng)用

一、新式的3D打印噴淋頭的巨大優(yōu)勢

雖然傳統(tǒng)的板式噴淋頭依然是目前應(yīng)用最廣泛的，但新式的3D打印噴淋頭已經(jīng)表現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢。首先，傳統(tǒng)的板式噴淋頭受限于其多級板結(jié)構(gòu)，最大運行壓力只能達(dá)到3bar，否則壓縮空氣和噴淋液將從級板之間溢出。其次，幾十個用于鎖緊噴淋板的小螺栓也有掉入模具的風(fēng)險，若意外掉落的螺栓與工件一同被鍛造，會變成一個安全隱患。再次，與3D打印件的圓形且流動性做了優(yōu)化的管路相比，板式噴淋頭的方形管路易于聚集污物或石墨，需要反復(fù)清洗，而創(chuàng)新型的3D打印噴淋頭則不存在這種問題。同時，3D打印噴淋頭需要的零件更少，幾乎免維護(hù)。而通過3D打印實現(xiàn)的輕量化也是傳統(tǒng)制造方法所無法做到的。

二、客戶案例分享

西馬克集團(tuán)為一家著名的電動汽車制造商提供了MP2500熱模鍛壓力機（圖1）和ARWS1A型輥鍛機，該生產(chǎn)線主要用來生產(chǎn)汽車底盤鍛造部件。

3D打印噴頭可承受高達(dá)10bar的壓力。同時，得益于其更大的間隙，在設(shè)置噴霧時可對介質(zhì)進(jìn)行精確的配比和定量，而且高壓力和優(yōu)化的噴嘴結(jié)構(gòu)使其可以在必要時增大噴淋量。另外，流線型的管路設(shè)計可有效避免堆積物，使噴嘴通道總是可以保持清潔。與板式噴淋頭一樣，這些噴淋頭也采用了外部混合空氣霧化噴嘴的原理。這保證了噴霧微粒大小的一致性，而且不會發(fā)生分散。不僅如此，3D打印還具備噴嘴出口形式可以定制的優(yōu)勢。而板式噴頭的外部管路僅能包含嵌入外板的一個倒角出口。

從圖2可以清楚的看到，大的噴霧頭有一個獨立的環(huán)繞通道，其承擔(dān)了“吹掃”功能，當(dāng)噴嘴進(jìn)入模具區(qū)域時，首先將氧化皮從模具上清除，并在噴嘴移出時對模具進(jìn)行干燥。由于始終有一個額外的環(huán)繞吹氣管道，3D打印噴頭相比板式噴淋頭在功能上更具優(yōu)勢。

這個3D打印噴頭還有一個特別之處：負(fù)責(zé)預(yù)鍛模具噴淋的第一排噴嘴按照一定角度排列，并沿對角方向向上和向下噴射。這種角度的選擇可使噴淋液按照一定錐度精確噴射在預(yù)鍛模腔，而正是增材制造技術(shù)和與之相關(guān)的功能優(yōu)化使得該設(shè)計成為可能（圖3）。

噴頭與3D打印的聚酰胺閥塊相連，同時軟管適配該閥塊。這既顯著的降低了重量，又進(jìn)一步增加了自動化系統(tǒng)中高速運行的機械部件的耐久性。西馬克集團(tuán)所有的3D打印噴淋頭均具有中斷模式，使其在快速回程動作中，不會有液滴聚集并掉落在模具上。而傳統(tǒng)的板式噴頭則不具備該優(yōu)點。

三、結(jié)束語

西馬克集團(tuán)還提供了一個可以輕松在線申請標(biāo)準(zhǔn)化噴頭的表單，客戶無需自己設(shè)計。客戶可以一步一步地按照引導(dǎo)信息來選擇所需的3D打印噴頭的所有相關(guān)參數(shù)，噴頭的尺寸、數(shù)量和排列方式。只需掃描對應(yīng)的二維碼，便可在線的選擇和適配。西馬克集團(tuán)期待提供的3D打印噴頭能為鍛造行業(yè)提供更多的服務(wù)和幫助。

參考文獻(xiàn)

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