液壓系統(tǒng)可以作為動力傳動方式肪躯，也可用作控制方式许辖，在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用非常廣泛，例如機(jī)床犯党、工程機(jī)械艇泡、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車镐准、飛機(jī)等機(jī)械徘敦，水利工程用的堤壩裝置翅殃，發(fā)電廠發(fā)電廠渦輪機(jī)調(diào)速裝置诈金，以及軍事工業(yè)中火炮操縱裝置等領(lǐng)域都會應(yīng)用到液壓系統(tǒng)。

市場研究機(jī)構(gòu)Infinium Global Research預(yù)測從2017到2023臊娩，3D打印市場將保持33%左右的年復(fù)合增長率拐棺，而在業(yè)界人士看來，液壓零件的3D打印將成為一個不可忽視的3D打印應(yīng)用增長領(lǐng)域框全。

3D打印技術(shù)已成為多家液壓系統(tǒng)制造商制造復(fù)雜液壓零部件的選擇察绷，例如干签，工程和制造公司穆格MOOG，在金屬3D打印液壓零件領(lǐng)域的有著超過16年的探索經(jīng)驗(yàn)拆撼，2017年另一家液壓傳動和控制領(lǐng)域的著名制造商派克漢尼汾（Parker Hannifin）在總部附近開設(shè)了“先進(jìn)制造學(xué)習(xí)和開發(fā)中心”容劳，工程師可以在該中心探索增材制造/3D打印的應(yīng)用。2017年闸度，雷尼紹還幫助路虎BAR帆船通過金屬3D打印的液壓系統(tǒng)零件提升性能竭贩，加工出內(nèi)含光滑圓角的零件，大大提高流體傳輸?shù)男省?/p>

可以說金屬3D打印在液壓領(lǐng)域的應(yīng)用正在像其在隨形冷卻模具領(lǐng)域的應(yīng)用一樣不斷的深化莺禁。

3D打印液壓件積極的探索者

如果選擇金屬3D打印技術(shù)來制造液壓閥塊留量，在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時無需考慮交叉鉆孔的設(shè)計(jì)約束，并且可以將鋒利的角換成圓形彎曲的設(shè)計(jì)從而減少湍流現(xiàn)象哟冬。這種通過傳統(tǒng)液壓閥塊制造技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)方案楼熄，通過金屬3D打印是可以實(shí)現(xiàn)的，Aidro hydraulics 公司也正是通過3D打印技術(shù)獲得了更高的設(shè)計(jì)自由度浩峡。

Aidro Hydraulic公司1982年成立可岂，成立以來一直專注于設(shè)計(jì)和生產(chǎn)液壓系統(tǒng)中的零部件，所推出的液壓閥體產(chǎn)品包括方向閥藻清、止回閥岗制、流量閥、壓力閥和比例閥诗差。2017年刷男，Aidro Hydraulic 在35年液壓零部件傳統(tǒng)制造經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上正式推出了金屬3D打印的液壓產(chǎn)品，其中包括3D打印的液壓閥體搪狈。

完整的液壓系統(tǒng)包括動力元件剪碱、執(zhí)行元件、控制元件延幻、輔助元件和工作介質(zhì)穆递。控制元件（即各種液壓閥）在液壓系統(tǒng)中起到控制和調(diào)節(jié)液體的壓力林品、流量和方向的作用词惭。Aidro hydraulics成功開發(fā)的首個3D打印液壓閥塊，制造材料是不銹鋼增队，作用是控制單作用氣缸扣墩。Aidro hydraulics 在設(shè)計(jì)3D打印閥塊時進(jìn)行了創(chuàng)新，液壓閥塊的內(nèi)部管道經(jīng)過了設(shè)計(jì)優(yōu)化扛吞，使內(nèi)部管路中的液流得到改善呻惕，整個閥塊的體積也比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的閥塊更小了，潛在的液體泄漏問題也得以避免。在商業(yè)化方面亚脆，Aidro hydraulics 使用金屬3D打印技術(shù)為一些有特殊需求的客戶定制化生產(chǎn)小批量的液壓閥塊做院，作為其現(xiàn)有液壓零部件生產(chǎn)能力的一種補(bǔ)充。目前濒持，不銹鋼（從AISI 304 到 316L）键耕、鋁、鈦柑营，以及部分新材料的閥塊都能夠通過3D打印設(shè)備進(jìn)行小批量生產(chǎn)郁竟。

國際上，另外一家公司由境，Domin Fluid Power也是3D打印液壓領(lǐng)域的積極探索者棚亩。Domin Fluid Power制定了新的流體動力產(chǎn)品“穩(wěn)定”設(shè)計(jì)的戰(zhàn)略，這個戰(zhàn)略建立在以金屬3D打印技術(shù)作為制造方式的基礎(chǔ)上虏杰。在此基礎(chǔ)上腹瞒，Domin公司對一些多年來都沒有什么明顯改變的液壓流體動力零部件進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)與制造，包括直接驅(qū)動伺服液壓閥撕擂。

Domin Fluid Power重新設(shè)計(jì)與制造的3D打印直接驅(qū)動伺服液壓閥孝尺，經(jīng)歷了上千小時的設(shè)計(jì)、分析泉蠢、測試和評估洼宪。Domin Fluid Power表示重新設(shè)計(jì)的3D打印閥體在重量、體積上都得以降低诡语，由于液壓閥體壓力損失的減少绒霹，閥體效率也得以提升。

機(jī)加工窑竖、檢測技術(shù)一個都不能少

不過金屬3D打印在液壓零件方面的應(yīng)用還需要與機(jī)加工以及熱處理等后處理工藝相結(jié)合才能真正達(dá)到零件的性能要求擅啸。賓夕法尼亞大學(xué)的Timothy Simpson教授曾制造了一個帶復(fù)雜內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的液壓零件，這個零件是用Inconel 718合金制造而成的适固，在3D打印完成后碎领，多軸CNC加工中心為精加工關(guān)鍵特性提供了高度的精度，這個特殊零件需要精確的外徑誊涯，以確保跟其他零件能成功安裝在一起挡毅， 為了正常運(yùn)轉(zhuǎn)，表面光潔度也是另外一個重要的關(guān)鍵質(zhì)量要求暴构。圓柱體的頂面和底面存在臨界平面度和平行度的精度要求跪呈，這都需要通過機(jī)加工來實(shí)現(xiàn)。 最后丹壕，流體端口必須承受10,000psi的壓力庆械，這需要進(jìn)行精密的螺紋磨削操作。

先進(jìn)的檢測技術(shù)也同樣不可或缺菌赖，拿賓夕法尼亞大學(xué)的Timothy Simpson教授所完成的這個液壓零件來說缭乘，為了確保內(nèi)部結(jié)構(gòu)的正確性，賓夕法尼亞大學(xué)和Imperial機(jī)床工具公司通過計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)和其他先進(jìn)的設(shè)備來完成零件內(nèi)部的檢測琉用。最后獲得的零件比原來的設(shè)計(jì)減輕重量超過40％堕绩，同時提高了流體流動性能。

此外邑时，很多液壓零件需要鍛造件的致密度奴紧，雖然熱處理可能會帶來一定的幾何變形，但是熱處理對于獲得更加致密的液壓零件是不可或缺的晶丘，3D科學(xué)谷認(rèn)為如何將3D打印技術(shù)與熱處理技術(shù)結(jié)合起來冬蝶，這對于液壓零件的制造非常重要。

在3D打印液壓零件實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)方面象体，根據(jù)3D科學(xué)谷的市場研究空客可謂是個野心勃勃的實(shí)踐家瘟气，2017年3月30日，空客裝載了首個3D打印液壓件的A380飛機(jī)已試飛成功档改，這讓空客看到了通過3D打印提高液壓零件性能的機(jī)會断憨。不過這個零件的制造過程是充滿探索與曲折的，擾流板液壓件是一個關(guān)系到飛機(jī)安全的關(guān)鍵部件谅囚，它的作用是控制空氣斷路或者擾流板瑰保。

在七年的研發(fā)過程中，這個項(xiàng)目組一直針對金屬3D打印這一增材制造技術(shù)而進(jìn)行擾流板液壓件的優(yōu)化設(shè)計(jì)雄防。3D打印的材料是Ti64鈦合金柱阱，3D打印液壓件的明顯優(yōu)勢是輕量化，其重量相比原來液壓件減輕35%康局。在性能方面擒欢，3D打印的液壓件使液壓系統(tǒng)的效率得以優(yōu)化，產(chǎn)生更少的熱量嚼吞，降低噪音盒件，同時對液壓動力的要求更少。而液壓系統(tǒng)效率的提升舱禽，將為飛行帶來附加效益炒刁，例如減少空氣阻力以及優(yōu)化飛機(jī)的燃油效率。

3D打印液壓件的研發(fā)和測試過程是漫長的誊稚，通常為了保證飛行安全翔始，即使是由傳統(tǒng)制造方式制造的液壓零部件也需要經(jīng)過1200萬個測試周期，3D打印液壓件也同樣需要經(jīng)歷這樣一段測試周期之后里伯，才能夠進(jìn)行飛行測試城瞎。

對于這個3D打印擾流板液壓件渤闷，空客的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。參與項(xiàng)目的成員德國利勃海爾集團(tuán)是空客的一級供應(yīng)商脖镀，該公司與2016年年底向空客交付了3D打印液壓件飒箭。利勃海爾的專家曾表示，對于航空3D打印液壓件他們還有更多的設(shè)計(jì)思路蜒灰，接下來他們將會進(jìn)行首輪測試弦蹂。未來，他們將建立一個增材制造工廠蜗原，量產(chǎn)這些液壓件瀑红。

當(dāng)前的可操作性

當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的路或許還很長嗤锯，意大利Aidro Hydraulic給出了當(dāng)前3D打印應(yīng)用到液壓零件的參考因素贼扩。

生產(chǎn)數(shù)量：傳統(tǒng)制造技術(shù)適合大規(guī)模生產(chǎn)，對于小批量的復(fù)雜液壓件3D打印技術(shù)則更經(jīng)濟(jì)钉栈。

交期：用CNC機(jī)床加工金屬棒料揉拯，制造周期為30-60天；如果是對液壓鑄造件進(jìn)行加工另焕，那么從鑄造到完成加工的周期為6-12個月液斩；用金屬3D打印技術(shù)制造復(fù)雜液壓件的周期可以縮短至幾天之內(nèi)，如果打印件需要進(jìn)行機(jī)加工惦鄙，則周期需要增加1-2周谤赛。

材料選擇：液壓零部件的制造材料必須具有足夠的強(qiáng)度和耐腐蝕性，才能安全地應(yīng)對液壓系統(tǒng)的高壓喧久，傳統(tǒng)液壓技術(shù)中最常用的材料是碳鋼追城，不銹鋼和鋁。 金屬3D打印設(shè)備可加工的材料包括：不銹鋼（AISI316L）燥撞、鋁座柱、鈦（Ti6Al4V）、鉻鎳鐵合金（625或718）物舒、馬氏鋼…

原型設(shè)計(jì)：如果客戶要制造的液壓件是用于設(shè)計(jì)驗(yàn)證的原型色洞，那么，金屬3D打印技術(shù)則更具靈活性冠胯，它的價值在于可以短時間內(nèi)同時打印出不同型號的設(shè)計(jì)原型火诸。

當(dāng)前3D打印在國內(nèi)的液壓領(lǐng)域的應(yīng)用還處于空白，在3D科學(xué)谷看來荠察，這主要源自于兩方面原因置蜀。

一是我國不少關(guān)鍵的液壓零件制造水平落后于國際水平，長期以來我國在打破關(guān)鍵液壓零件依賴進(jìn)口方面做出了不斷的努力悉盆，但是追趕這個差距的本身就消耗了大量的精力和財力盯荤，這使得企業(yè)很難顧及像國外企業(yè)這樣花費(fèi)長達(dá)十幾年的時間探索3D打印技術(shù)與液壓零件的制造技術(shù)的結(jié)合馋吗。

二是對于成熟的液壓產(chǎn)品來說，尤其是航空航天和國防軍工領(lǐng)域秋秤，不僅僅缺乏對3D打印技術(shù)的掌握福咙，國內(nèi)企業(yè)還缺乏整套的思路如何通過3D打印技術(shù)來制造出滿足復(fù)雜且嚴(yán)苛的軍標(biāo)液壓產(chǎn)品。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場研究唆逻，在這方面，制造型企業(yè)呼喚3D打印企業(yè)的全套培訓(xùn)與打印服務(wù)體系菠贡，只有雙方攜手唇墅，才能探索出切實(shí)可行的方案。

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