日本汽車制造商本田最近透露了如何利用3D打印來提高效率。他最喜歡的技術(shù)激光粉末床熔合（LPBF）。這種金屬3D打印技術(shù)可以創(chuàng)造出無法通過鑄造或鍛造獲得的復(fù)雜幾何形狀，適合快速生產(chǎn)獨(dú)特零件或少量各種產(chǎn)品。然而，這一過程并非沒有問題。這就是為什么本田的研發(fā)機(jī)構(gòu)采用變形預(yù)測(cè)模擬技術(shù)來解決該技術(shù)所面臨的效率低下問題。

本田工廠優(yōu)化其LPBF實(shí)踐的主要方法之一與氣體流動(dòng)有關(guān)。操作過程中，惰性氣體在腔內(nèi)循環(huán)，形成無氧環(huán)境。這種氣體的目的是消除熔化金屬產(chǎn)生的煙霧和飛濺，并防止氧氣進(jìn)入房間。否則，氧氣會(huì)在產(chǎn)品中產(chǎn)生空隙和缺陷。

由LPBF生產(chǎn)的本田零部件

該公司解釋說，打印面積越大，對(duì)外界干擾就越敏感。這是因?yàn)樵诙栊詺怏w流速較慢的區(qū)域，無法消除煙霧和金屬飛濺，從而導(dǎo)致建模問題。該團(tuán)隊(duì)的解決方案是使用高速攝像機(jī)檢查每一層的飛濺去除情況。因此，它通過將飛濺的消除與使用風(fēng)速傳感器測(cè)量的風(fēng)速分布進(jìn)行比較來識(shí)別問題的根源。這些數(shù)據(jù)使他們能夠優(yōu)化速度并確定整個(gè)建模區(qū)域的精確條件。

本田采用這種反復(fù)試驗(yàn)和數(shù)據(jù)收集的方法來改進(jìn)LPBF流程的其他方面。通過拍攝每一層的照片來檢查熔化狀態(tài)以及溫度和激光功率，團(tuán)隊(duì)可以更好地了解材料、激光和氣體流動(dòng)。

一旦獲得零件，本田的團(tuán)隊(duì)還將測(cè)試其抗拉強(qiáng)度。他們的目標(biāo)是形成每層都沒有間隙的零件。如果激光功率不足，焊珠（金屬粉末熔化和凝固的部分）就會(huì)太小，導(dǎo)致層厚度不足和零件出現(xiàn)間隙。通過密切監(jiān)控他們的流程，他們可以優(yōu)化流程并確保零件的高質(zhì)量。

經(jīng)過內(nèi)部質(zhì)量測(cè)試的零件

本田使用3D打印技術(shù)打印什么？

本田在使用和支持增材制造方面有著悠久的歷史。2016年，該公司為其Micro Commuter車輛采用了3D打印零部件，并于2020年使用3D打印的輕質(zhì)金屬曲軸對(duì)該車進(jìn)行了更新。2023年，本田還因投資專注于生產(chǎn)金屬零件的增材制造公司Seurat Technologies而成為頭條新聞。本田的最新消息強(qiáng)調(diào)了兩種不同的用例：一級(jí)方程式賽車零件和輪椅車把。

一級(jí)方程式賽車零件

對(duì)于一級(jí)方程式賽車來說，重量?jī)?yōu)化和零件強(qiáng)度至關(guān)重要。因此，自2020年以來，本田一直使用增材制造技術(shù)來快速生產(chǎn)形狀復(fù)雜、壁薄的獨(dú)特零件。例如，本田采用金屬3D打印制造活塞，而之前活塞均采用鍛造鋁制成。現(xiàn)在他們使用鐵，鐵的密度比鋁高，這意味著它通常比鋁重。但得益于3D打印，他們可以制造出重量輕且足夠堅(jiān)固以承受燃燒壓力的鐵部件。

渦輪外殼是另一種采用LPBF技術(shù)制造的F1部件。此前，這些部件都是通過精密鑄造來制造的。如今，它們由一種耐熱性極強(qiáng)的鎳基合金——英科乃爾(Inconel)制成。這些渦輪殼體和活塞能夠滿足嚴(yán)格的尺寸標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)縮短生產(chǎn)時(shí)間并降低成本。

3D打印渦輪機(jī)外殼區(qū)域

競(jìng)賽輪椅車把

本田還生產(chǎn)賽車輪椅，并使用3D打印技術(shù)制造鋁制車把。這些車把的特別之處在于可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行定制。傳統(tǒng)上，這些車把都是焊接的，因此很難定制。得益于增材制造技術(shù)，他們不僅能夠?yàn)樘囟ㄟ\(yùn)動(dòng)員制造車把，還能通過采用晶格結(jié)構(gòu)的握把優(yōu)化其重量。不是人去適應(yīng)物，而是物去適應(yīng)人，同時(shí)改善某一部分的性能。

賽車輪椅車把

本田采用拓?fù)鋬?yōu)化來打造車把，精心設(shè)計(jì)盡可能高效的結(jié)構(gòu)，避免使用不必要的部件。車把和F1賽車零件只是這個(gè)標(biāo)志性品牌利用3D技術(shù)的兩個(gè)例子，但未來肯定還會(huì)有更多的用例。

編譯整理：3dnatives