本田利用激光粉末床熔合技術用于交通運輸

魔猴君  科技前沿   46天前

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。他最喜歡的技術激光粉末床熔合（LPBF）。這種金屬3D打印技術可以創造出無法通過鑄造或鍛造獲得的復雜幾何形狀，適合快速生產獨特零件或少量各種產品。然而，這一過程并非沒有問題。這就是為什么本田的研發機構采用變形預測模擬技術來解決該技術所面臨的效率低下問題。

本田工廠優化其LPBF實踐的主要方法之一與氣體流動有關。操作過程中，惰性氣體在腔內循環，形成無氧環境。這種氣體的目的是消除熔化金屬產生的煙霧和飛濺，并防止氧氣進入房間。否則，氧氣會在產品中產生空隙和缺陷。

由LPBF生產的本田零部件

該公司解釋說，打印面積越大，對外界干擾就越敏感。這是因為在惰性氣體流速較慢的區域，無法消除煙霧和金屬飛濺，從而導致建模問題。該團隊的解決方案是使用高速攝像機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速傳感器測量的風速分布進行比較來識別問題的根源。這些數據使他們能夠優化速度并確定整個建模區域的精確條件。

本田采用這種反復試驗和數據收集的方法來改進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以及溫度和激光功率，團隊可以更好地了解材料、激光和氣體流動。

一旦獲得零件，本田的團隊還將測試其抗拉強度。他們的目標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）就會太小，導致層厚度不足和零件出現間隙。通過密切監控他們的流程，他們可以優化流程并確保零件的高質量。

經過內部質量測試的零件

本田使用3D打印技術打印什么？

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打印的輕質金屬曲軸對該車進行了更新。2023年，本田還因投資專注于生產金屬零件的增材制造公司Seurat Technologies而成為頭條新聞。本田的最新消息強調了兩種不同的用例：一級方程式賽車零件和輪椅車把。

一級方程式賽車零件

對于一級方程式賽車來說，重量優化和零件強度至關重要。因此，自2020年以來，本田一直使用增材制造技術來快速生產形狀復雜、壁薄的獨特零件。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格的尺寸標準，同時縮短生產時間并降低成本。

3D打印渦輪機外殼區域

競賽輪椅車把

本田還生產賽車輪椅，并使用3D打印技術制造鋁制車把。這些車把的特別之處在于可以根據運動員進行定制。傳統上，這些車把都是焊接的，因此很難定制。得益于增材制造技術，他們不僅能夠為特定運動員制造車把，還能通過采用晶格結構的握把優化其重量。不是人去適應物，而是物去適應人，同時改善某一部分的性能。

賽車輪椅車把

本田采用拓撲優化來打造車把，精心設計盡可能高效的結構，避免使用不必要的部件。車把和F1賽車零件只是這個標志性品牌利用3D技術的兩個例子，但未來肯定還會有更多的用例。

編譯整理：3dnatives