鐳明激光用金屬3D打印技術(shù)，再現(xiàn)大力神杯力量之美

作者：鐳明激光

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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(duì)在點(diǎn)球大戰(zhàn)中以4:2的比分擊敗法國隊(duì)，奪得冠軍，捧得象征足球界最高榮譽(yù)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(qū)熔化技術(shù)，一體成形快速生產(chǎn)出造型獨(dú)特、充滿力量感的大力神杯擺件。

大力神杯原始數(shù)模

在對大力神杯進(jìn)行模型構(gòu)建時，鐳明激光技術(shù)團(tuán)隊(duì)采用蒙皮+點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)取代原模型實(shí)心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在實(shí)現(xiàn)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(shè)計(jì)上，根據(jù)重量和其強(qiáng)度需求，蒙皮厚度為4mm，點(diǎn)陣胞元大小為5mm，桿徑設(shè)置為0.75mm。

另外根據(jù)激光選區(qū)熔化成形工藝特點(diǎn)，為了保證頂部小角度結(jié)構(gòu)在打印時不會出現(xiàn)缺量或起翹等缺陷，對于成形角度＜45°的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了點(diǎn)陣加密，加密點(diǎn)陣的胞元大小為2.5mm，桿徑為0.75mm。

金屬3D打印技術(shù)

輕量化大力神杯模型

蒙皮+點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)：

外部蒙皮+內(nèi)部填充點(diǎn)陣的輕量化處理方式在民用航空航天等領(lǐng)域零件的輕量化制造中有著廣泛的應(yīng)用。主要具有以下優(yōu)勢：

減少材料成本

點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)可以通過去除非關(guān)鍵區(qū)域的大部分材料來減少材料浪費(fèi)。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(jié)構(gòu)剛性和完整性的情況下可以大大節(jié)省成本。

輕量化

通過點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，可以將晶格參數(shù)精確調(diào)整到零件上的物理負(fù)載，將零件的整體質(zhì)量減少60%甚至更多。

高表面積

點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)可以提供更多曲面，大量釋放表面積，這對于促進(jìn)熱交換的產(chǎn)品有極大優(yōu)勢。獨(dú)特的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)可以顯著增加表面積，從而能以更經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)現(xiàn)更高的換熱效率。

耐沖擊

點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)在消散震力和沖擊載荷方面非常有效，因?yàn)閱卧Y(jié)構(gòu)有助于整個結(jié)構(gòu)的彎曲和能量分配，晶格可以集成到產(chǎn)品以減少沖擊應(yīng)力。

經(jīng)過輕量化設(shè)計(jì)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(chǎn)品從打印到零件后處理完成，生產(chǎn)周期可控制在5天以內(nèi)，充分展現(xiàn)了激光選區(qū)熔化技術(shù)在輕量化零件設(shè)計(jì)制造的潛力和短周期快速生產(chǎn)的優(yōu)勢。

金屬3D打印技術(shù)