ORNL电弧3D打印造汽车电池外壳钢模具，150吨液压机验证

美国能源部橡树岭国家实验室（ORNL）的最新研究表明，3D打印金属模具为大批量汽车零部件的生产提供了一条更快、更经济、更灵活的新路径。

这项在ORNL制造示范设施（MDF）进行的研究证实，大型增材制造非常适合制造复杂的金属模具，其效率可能加速轻量化复合材料在汽车行业的应用。

工业级验证的意义

项目选择了汽车电池外壳模具作为验证案例，这是一个具有复杂内部特征（内部加热流道）的大型模具零件。

使用不锈钢ER410焊丝打印的模具在Wabash MPI 150吨液压机上进行测试上成功通过了测试，证明了技术的工业应用潜力。

研究团队与复合材料解决方案协作公司（CCS）—IACMI复合材料研究所的运营商合作进行概念验证。

研究确认大型增材制造非常适合制造复杂金属模具，其效率可能加速轻量化复合材料在汽车行业的应用。

传统上，金属工具是通过从大型锻钢块中减去材料制成的，这一过程会去除多达98%的原始材料，产生大量废料，并且由于供应链延迟往往需要数月时间。

相比之下，增材制造逐层沉积金属，使用广泛可用的焊丝作为原料，将废料最小化至约10%。

这种材料利用率的显著提升展现了3D打印技术的优势。

ORNL制造机器人与控制组的首席研究员Andrzej Nycz表示："形状越复杂，增材制造就越有价值"。

增材制造允许工程师生产更复杂的模具几何形状，如内部加热通道，这些用传统机械加工很难实现。

这种设计能力为汽车模具制造提供了新可能。

研究团队选择了汽车电池外壳模具作为验证案例，这是一个具有复杂内部特征的大型零件。

使用Lincoln Electric Additive Solutions的气体保护金属极电弧焊（GMAW）增材制造工艺，两个近净形模具由不锈钢ER410焊丝打印而成。

GMAW工艺使用电弧熔化消耗性焊丝电极来逐层构建金属并创建复杂部件，同时使用保护性屏蔽气体防止污染。

团队采用了专门的轨迹策略来减重，同时保持强度。

后续分析证实，轻量化模具满足了结构性能要求，验证了增材制造用于高性能生产工具的可行性。

AM易道再来梳理整个工艺流程：

ORNL团队用GMAW电弧焊3D打印技术制造出不锈钢模具，这个模具随后被安装到150吨液压机上，用来压制成型复合材料零部件—比如这次验证的汽车电池外壳。

复合材料在这里是最终产品，而3D打印模具是生产工具。

传统上，制造这样的大型复合材料汽车零部件需要复杂昂贵的钢制模具，交货周期长且成本高昂。

现在有了3D打印模具，汽车制造商可以更快速、更经济地获得生产复合材料零部件的工具，从而加速轻量化材料在汽车上的应用。

这个案例的价值在于它同时验证了#大尺寸3D打印、#汽车增材制造应用、#大型模具增材制造和 #复合材料成型等多个关键技术领域的融合可能性。

当一些人还在讨论3D打印是否能够规模化应用时，此案例已经在用实际行动证明：

增材制造不是未来的技术，而是当下就能改变产业格局的现实工具。

这种跨领域技术整合的成功，预示着制造业正在迎来一个技术边界逐渐模糊、应用场景不断拓展的#泛工业革命。

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25-06-01 09:29

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AM易道

读懂3D打印卓越与演变之道

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