重量减轻80％，增材制造推动液压系统进化的五大优势

液压阀块体是液压系统中重要组成部分，通常采用紧凑的方形设计，具有多个内部通道，使其能够控制汽车或工业环境中大型机器或系统的油压分配。重型农用或工程车辆，如挖掘机或升降台，也需要液压块作为控制单元。液压阀块体的内部十分复杂，一般一个比较简单的阀块体上大约有40-60个孔，复杂一些的有上百个孔，这些孔构成了一个纵横交错的内部网络，不过为了方便在数控机床上加工，这些孔一般为直孔，但也有的时候会被设置为斜孔。

那为什么3D打印（增材制造）在液压阀块的加工方面具备优势呢？主要是因为增材制造允许更高水平的设计自由度，以减轻重量并改善内部通道的形状以实现理想的流动。

传统制造液压块
传统的液压块生产会导致非常高的加工成本：一切都始于一个大型铸造（或锻造）金属块，通过铣削和钻孔工艺来加工，以形成内部油道。因此，首先从上方钻一个孔，然后从下面钻一个孔。最后，两个孔水平连接在一起。然后为防止油从侧面溢出，必须切断线程，需要使用带有平头螺钉的螺纹来关闭水平连接。这些由于加工工艺带来的局限性使得油路十分复杂，而且造成了传统液压块的一个关键问题：油流非常低效。

让我们仔细看看传统制造的液压块的缺点。不幸的是，有许多因素可能导致适配器故障：
1. 通道连接区域的锐化边缘
这些连接区域的边缘会产生无法去除的毛刺。这些毛刺通常不会松动，所以也无法通过湍流或其他方式消除掉。

2. 效率损失
油流动的通道压力可轻易高于300 ba，当油流动撞击通道之间的连接区域时，湍流将导致大量的压力损失和低效率。

3. 污物导致故障
平头螺钉仅达到某一点，在没有油流的区域，形成了污物储存器，这些最终会导致整个系统中的阀门损坏或故障。

4. 相邻渠道的泄漏
钻孔越长，钻直越困难。长钻在某个时刻开始“颤动”。如果液压块结构紧凑，壁厚较小，则相邻通道可能会发生泄漏。尤其是在油流的高压情况下，很容易引起磨损和泄漏。

5. 设备的停机风险
如果液压块出现故障，则必须订购新的液压块。等待时间导致机器停机。

DfAM重新设计的液压块，以提高流动效率
增材制造工艺允许完全自由的几何设计，而不存在孔重叠的风险。 并且增材制造生产的液压块相当轻，不仅减少材料浪费而且还可以更加小巧。

1. 重量减轻高达80％，可降低材料成本
重新设计的液压阀块体使重量从30公斤减轻到5.5公斤，轻质液压块还改善了操作员的操作性。

2. 没有收集污垢的死角区域
油道的设计不包括任何死角或尖角。因此，也没有收集污垢的区域，这避免了污垢损坏伺服阀的风险。

3. 提高流动效率
不再需要水平孔，油现在可以在拐角处流动，不会受到角落和边缘的干扰。

4. 设计功能提高能源效率和可靠性
对于更复杂的液压块，可以相互调节油道长度。一般来说油通道越长，壁摩擦和损失就越多。通道越短意味着摩擦越小，泄漏风险越小。较短的通道和没有发生湍流的尖角意味着更高的能量效率。此外，通过金属3D打印可以实现薄壁结构，壁厚可根据需要进行调整。

5. 快速设计迭代，无需模具成本
增材制造使用户有更多时间进行最后的设计决策，并可以灵活地响应所有事情。通过3D打印，可以随时调整设计。对于传统的制造工艺，例如熔模铸造，如果要更改钻孔位置以优化油流量，则必须生产新的铸造模具。

来源：3D科学谷