英國(guó)Domin公司的伺服閥案例，幾十個(gè)零件，只有3個(gè)用3D打印。

伺服閥是液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵，控制液壓油的流量和方向，響應(yīng)速度和精度決定整個(gè)系統(tǒng)的表現(xiàn)。

飛控、機(jī)器人、賽車懸架，凡是要求快速精確響應(yīng)的地方，伺服閥都在。

這個(gè)零件不大，手掌可以托住，但制造難度極高。

傳統(tǒng)工藝做了幾十年，大體結(jié)構(gòu)沒變過。

本案例只在特定位置3D打印替代。

第一個(gè)，帶集成柔性鉸鏈的線軸

線軸（spool）是伺服閥的核心運(yùn)動(dòng)件，在閥體孔里來回滑動(dòng)，控制油路通斷。

傳統(tǒng)線軸是一根精密磨削的金屬棒，形狀簡(jiǎn)單，精度靠磨。

Domin把一個(gè)柔性鉸鏈（flexure）直接集成進(jìn)線軸本體，一體打印成形。

柔性鉸鏈不是鉸鏈的字面意思，而是一種通過材料自身彈性變形來傳遞運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。

沒有軸銷，沒有間隙，沒有磨損，響應(yīng)極快。

這種結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)加工做不出來。

材料用馬氏體時(shí)效鋼M300，熱處理后硬度52到54 HRC（一個(gè)兼顧強(qiáng)度和韌性的區(qū)間），彈性模量高，薄壁也不變形。

換成鋁或鈦，同等壁厚下剛度不夠，要加厚，加厚就失去了整體設(shè)計(jì)的意義。

第二個(gè)，復(fù)雜內(nèi)流道歧管

歧管（manifold）是液壓油的公路網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)部布滿交叉流道，連接各個(gè)閥口。

傳統(tǒng)加工流道只能是直線，轉(zhuǎn)彎靠多段直孔交叉，死角多、壓降大、效率低。

3D打印的歧管，流道可以彎曲、變截面、按照流體力學(xué)仿真結(jié)果走最優(yōu)路徑。

彎道平滑，截面漸變，液壓油在里面跑得順，壓力損失小，系統(tǒng)效率上去了。

歧管孔徑的加工精度，是這個(gè)零件真正的門檻。

Domin用專用珩磨設(shè)備把歧管孔加工到亞微米級(jí)別，然后用自研測(cè)量裝置對(duì)每一個(gè)孔逐一測(cè)繪，然后把對(duì)應(yīng)線軸的控制邊（control edge，決定油路開關(guān)時(shí)序的關(guān)鍵幾何特征）精磨到0.1微米匹配。

每對(duì)歧管和線軸，單獨(dú)配對(duì)，不可互換。

這個(gè)配對(duì)精度，是產(chǎn)品性能的底層保障。

Domin的核心做法是，凡是傳統(tǒng)工藝能做好的，不動(dòng)；

只在傳統(tǒng)工藝做不到、或者做到了但代價(jià)太高的地方，才引入3D打印。

為什么材料選了鋼，不是鈦？

疲勞強(qiáng)度鋼略勝，潤(rùn)滑條件下鈦偏黏摩擦大，剛度比較鋼在薄壁結(jié)構(gòu)里更省空間，粉末價(jià)格鋼便宜得多。

最關(guān)鍵的：

液壓件承受的是高壓循環(huán)載荷，疲勞是第一失效模式。

鋼的疲勞強(qiáng)度和比強(qiáng)度組合，在這個(gè)場(chǎng)景里就是最優(yōu)解。

Domin案例的價(jià)值在于劃出了3D打印在特定應(yīng)用的真正的價(jià)值區(qū)間。

值得學(xué)習(xí)。

本文案例來自MetalAM和Domin。

#伺服閥 #3D打印