鐳明激光用金屬3D打印技術，再現大力神杯力量之美
作者： 鐳明激光
時間：2022-12-28
不銹鋼3D打印
銅合金3D打印
3D打印案例
北京時間12月19日凌晨，卡塔爾世界杯的終極懸念終于揭曉，阿根廷隊在點球大戰中以4:2的比分擊敗法國隊，奪得冠軍，捧得象征足球界最高榮譽的大力神杯。
大力神杯：高36.8厘米，重6.175公斤，其中4.97公斤的主體由純金鑄造；基座寬13厘米，上面嵌有“FIFA”4個凸起的、用孔雀石雕刻的字母。整個獎杯看上去就像兩個大力士托起了地球，因此得名。
鐳明激光選用鈦合金材料，利用金屬增材制造激光選區熔化技術，一體成形快速生產出造型獨特、充滿力量感的大力神杯擺件。
大力神杯原始數模
在對大力神杯進行模型構建時，鐳明激光技術團隊采用蒙皮+點陣結構的設計取代原模型實心結構設計，在實現減重的同時，讓大力神杯在各個方向上擁有良好的抗壓能力，并使零件的重心靠近中間位置，更加方便握持、擺放。
在大力神杯的設計上，根據重量和其強度需求，蒙皮厚度為4mm，點陣胞元大小為5mm，桿徑設置為0.75mm。
另外根據激光選區熔化成形工藝特點，為了保證頂部小角度結構在打印時不會出現缺量或起翹等缺陷，對于成形角度＜45°的結構進行了點陣加密，加密點陣的胞元大小為2.5mm，桿徑為0.75mm。
輕量化大力神杯模型
蒙皮+點陣結構：
外部蒙皮+內部填充點陣的輕量化處理方式在民用航空航天等領域零件的輕量化制造中有著廣泛的應用。主要具有以下優勢：
- 減少材料成本
點陣結構可以通過去除非關鍵區域的大部分材料來減少材料浪費。打印大力神杯所用到的材料為鈦合金，此種材料較為昂貴，在不犧牲零件結構剛性和完整性的情況下可以大大節省成本。
- 輕量化
通過點陣結構，可以將晶格參數精確調整到零件上的物理負載，將零件的整體質量減少60%甚至更多。
- 高表面積
點陣結構可以提供更多曲面，大量釋放表面積，這對于促進熱交換的產品有極大優勢。獨特的點陣結構可以顯著增加表面積，從而能以更經濟的方式實現更高的換熱效率。
- 耐沖擊
點陣結構在消散震力和沖擊載荷方面非常有效，因為單元結構有助于整個結構的彎曲和能量分配，晶格可以集成到產品以減少沖擊應力。
經過輕量化設計后的大力神杯，理論重量由原來的3.85kg，減少至1.5kg，減重超過60%，單件產品從打印到零件后處理完成，生產周期可控制在5天以內，充分展現了激光選區熔化技術在輕量化零件設計制造的潛力和短周期快速生產的優勢。
金屬3D打印大力神杯
采用傳統加工方式制造這樣的擺件時，需要將三維模型拆分為多個部件逐一進行加工，最后再進行拼接組合，不僅制造時間長，且難以達到輕量化要求，材料損耗多。金屬3D打印技術就可以解決這些問題。
數字化制造可以打破零件結構尺寸的約束，實現結構更復雜、尺寸更小、精度要求更精密的零部件的生產制造，彌補了傳統行業生產及人工難度無法實現等問題。
未來，鐳明激光將繼續發揮在金屬3D打印技術上的優勢，為更多復雜零部件的生產制造提供各種解決方案。
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