增材制造在工业制造中变得越来越重要，作为为期一年的ACAM联盟项目“工业增材制造工艺链”的一部分，由Fraunhofer IPT牵头，与八家公司共同围绕着专门的课题，开发相应的增材制造工艺链。
本期，3D科学谷与谷友一起来领略ACAM亚琛增材制造中心和Fraunhofer IPT正在与合作伙伴LMT蓝帜合作研究的增材制造EVOline滚压头铰链的工艺链。
具有增材制造的滚压头铰链的EVOline滚压头。
来源：LMT Fette 蓝帜菲特
16个工序减少至4个工序
根据工件的几何和工艺特性，项目团队选择了代表性的滚子头铰链，并得出了增材制造的特定要求。然后，团队根据性能，制定了设计策略和材料选择，开发了包括从设计到加工以及所需后处理在内的整个过程链。
对于LMT Fette 蓝帜菲特而言，该项目是从创新产品开发开始，在项目期间，LMT Fette蓝帜菲特将用于螺纹滚压的滚压头的滚压头铰链确定为增材制造的工件。
滚压头的尺寸范围为1.6至34 mm，所需的表面粗糙度为R z = 4微米。公差在±0.01 mm的范围内。使用的原材料是工具钢。通过使用3D打印技术，可以在滚动头铰链中集成具有最佳流量的可调式冷却和冲洗喷嘴。此外，可以通过基于仿真的拓扑优化来减轻重量-同时提高断裂强度。
蓝帜菲特螺纹滚压系统应用领域广泛，可以应用在汽车及其零部件（高压共轨喷射系统、减震器、活塞杆、转向系统、传动系统等），管接件（各类管接头及相近零件），高性能紧固件（航空航天高强度螺栓等），石油行业（推油杆/抽油杆）等领域。
使用增材制造技术加工滚压头铰链所面临的挑战是在实现产品收益的同时，建立完整的工艺链并控制成本。通过查看工艺链，增材制造技术与传统技术之间的区别变得显而易见。
增材制造与常规制造工艺链的比较。来源：Fraunhofer IPT
基于L-PBF工艺（激光粉末床熔化）的增材制造工艺取代了传统制造工艺，滚压头铰链的加工从16个步骤减少到4个步骤，这将总体的加工时间减少了 80％以上。为了提供夹紧所需要的精度，3D打印的滚压头铰链后期经过了铣削的精加工处理。由于与产品开发同时开发了完整的工艺链，因此生产成本保持稳定。
该项目的结果说明了增材制造技术的潜力，特别是在功能集成方面，拓扑优化零件的生产显示了增材制造的优势：复杂的内部结构也可以通过增材制造技术实现。
3D科学谷Review
根据3D科学谷的市场观察，项目中的德国亚琛增材制造中心(ACAM)是于2015年9月建立的，由Fraunhofer非常规制造工艺和技术集成研究所IPT和Fraunhofer激光技术ILT成立，ACAM旨在联合Fraunhofer旗下研究所以及亚琛高校资源帮助制造企业有效地利用增材制造方法，并为其生产过程带来利润。
3D科学谷Kitty Wang(左), ACAM-亚琛增材制造中心总裁Kristian Arntz博士（右）
来源：3D科学谷
正如3D科学谷创始人采访ACAM-增材制造研发中心总裁Kristian Arntz博士时， Arntz博士所提到的Fraunhofer致力于打造技术、设计产品、改进方法和技术，从而通过富有创造性的研究开辟新的前景。赋能创造性的前景，这一点，在ACAM与LMT蓝帜合作的项目可以得到直观的体会，对于参与公司LMT蓝帜而言，这种项目的优势在于他们可以借助专家力量来挖掘当前的产品线与增材制造相结合的潜力。
对于文中所聚焦的刀具应用，根据3D科学谷的市场观察，金属3D打印技术在制造复杂的刀具外部结构以及内部冷却结构方面占有了一席之地，山特维克可乐满、玛帕、高迈特等世界上著名刀具制造商，已将金属增材制造工艺应用到个别类型刀具的生产中，从而实现刀具性能的提升，或实现传统制造工艺无法实现的特殊刀具。
但在金属3D打印技术为刀具制造带来附加价值的同时，我们不难发现，金属增材制造正在高附加值零部件直接制造领域替代传统制造工艺，传统工艺中就包括使用金属切削刀具进行加工的机械加工工艺。未来，3D打印与机械加工如何融合，又会产生怎样的替代与竞争关系，其中蕴含的趋势与机遇值得深思。
《3D打印与金属切削刀具白皮书》从中国金属切削刀具市场、国际刀具市场情况入手，剖析了目前3D打印技术在刀具制造中的应用、3D打印与机械加工刀具之间的关系。延伸阅读：《3D打印与金属切削刀具白皮书》。
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