3D打印让液压阀减重50% 变革流体流动优化
“液压阀块集成块是复杂的组件，其中许多管道走到一起并相交。传统的加工方式，液压集成块的交叉歧管是通过机械加工交叉钻孔完成的。然而由于机加工的角度限制，一方面流体效率不能得到最高效的优化，经常需要在流道内部添加插头来调整流量，另一方面加工过程中还面对着同位精度的挑战。而3D打印带来了流体流动优化的新领域…”
图像显示了流体通道内部90度垂直交叉的结构，而流体方向发生了90度的弯曲，其加工方式通过交叉钻孔，并在流体块的一段有终端插头。
图：流体90度的急转弯
计算机流体动力学（VFD）分析，显示有些区域会面临流量小的问题，而有些部位则会面临湍流现象。为了调整流形则需要进一步的内部插头，但增加了复杂性，而且并没有改变流体必须通过急转弯的局面。从流体力学的角度来看，传统方式加工的液压集成块设计存在许多有待改进的空间，只是当时我们没有3D打印技术这么灵活的手腕。
图：为解决左图流体的通畅性，右图增加了内置插头
选择性激光融化增材制造技术，通过一层一层融化金属粉末来制造产品，使得我们能够预先优化设计流体内部的流动路径，同时减少不必要的阀体重量。
第一步：提取流体路径
第一步是提取流体路径，包括那些交叉钻孔设计，这跟传统机械加工从一个坚实的金属块开始不同，这一步需要把传统加工流体并不通过，而只是为了加工需求而钻的孔的这部分设计去掉。留下那些流体会经过的管道，和功能歧管。最后提取的设计如右图。
图：提取左图流体经过的路径，获得右图设计
第二步：优化流形
现在，我们开始减少和简化流体流动路径，无需交叉钻孔的设计约束，并且可以将锋利的角换成圆形弯曲的设计而减少湍流现象，图像显示了一个流动路径概念，确定流动分离和停滞区。
图：局部优化流形
第三步：确定壁厚和支撑结构
一旦流体路径进行了优化，我们需要确定壁厚和支撑结构，使用有限元分析（FEA）应力模型来计算和分析流体力学压力。
图：为增材制造而进一步优化
最后，支撑结构作为一个支架来保持组件一起，并且在构建过程中起到构建支持和锚的作用。
图：减重50％
这个伟大的例子不仅仅将液压阀体减重50%，而且还改进流体流动的效率，避免了进一步组装需要，提高了阀体性能和稳定性。
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