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第 12 卷
2024 年
12 月刊
访谈
第 12 卷 - 2024 年 12 月刊
喷丸强化在增材制造时代的主导地位超越以往
Peen Service总经理Michele Bandini
增材制造试样的疲劳试验机
增材制造产品上的冶金缺陷
Peen Service大学课程
MFN设法采访了Peen Service总经理Michele Bandini。
(?)MFN:您好,Michele,非常感谢您今天接受我们的采访。在去年11月于米兰举行的ICSP14上,您向我们介绍了贵公司的核心业务—表面处理的发展历史,从著名的Toledo Blade到如今的喷丸强化。您带领我们进行了一次非常有趣且令人着迷的时间之旅。在那次会议上,您还提到了增材制造技术,这是目前正在全面发展的一项技术。我们今天是否能够对这个话题进行更加详尽的探讨?
(!)M.B.:首先,早上好,感谢您一如既往地邀请。当然,我们非常愿意提供更加详尽的介绍。
(?)MFN:首先,能否请您向我们的读者解释一下什么是增材制造,以及它与传统制造有何不同之处?
(!)M.B.:简而言之,增材制造 (俗称3D打印)是一种通过逐层添加材料来制造物品的制造过程,不同于从初始块上去除材料的减材制造方法。
与传统的减材制造或变形技术相比,该方法具备诸多优势。其中一个优势在于仅使用生产所需部件所必要的材料。利用这种技术,可以生产出“近净成形”物品,即与最终部件极为相似的产品,废料或“工作废物”的数量非常少。在一个以“可持续发展”为标语的全球环境中,这一点显得尤为重要。该技术的另一个优势在于其能够制造出高度复杂和个性化的几何形状,尤其是在内腔方面,而传统技术通常无法实现这一点。通过逐层生成每一层和平截面来制造部件。从理论角度,单个层的形状几乎没有限制,除了可能存在的支撑结构外,部件只是用来构成整体形状的单个层之间的重叠。
一方面,这种技术提供了令人难以置信的设计自由度,从而带来了更广阔的工业机遇;另一方面,在某些领域和特定产品类型中,它需要一个我们现在才认识到的后处理阶段。很少有3D打印产品可以直接使用。这明显是一种极端的综合体。
(?)MFN:当然,但增材制造真的是一项新技术吗?它到底是什么时候发明的?
(!)M.B.:实际上,增材制造并非如人们所想象的那样是一项新兴技术。经过二十年的实验和不同程度的成功尝试,增材制造在上世纪90年代开始兴起,然而直到最近几年才引起人们关注。对于不断高速追求新产品的市场来说,这项技术所带来的可能性极具吸引力。打印机制造商致力于研发新的解决方案,以提升机器性能,从而增强市场竞争力。主要工作集中在大规模生产方面,而非产品性能。这就带来了许多问题,即如何在机器技术的发展和所生产产品的质量之间找到正确的平衡点,特别是对于需要承受压力和疲劳的产品。这就是我们开展研究、进行调研和提供解决方案的领域。
(?)MFN:3D打印技术的发展速度瞩目,然而根据您所提供的信息,研究工作似乎滞后。这方面的主要挑战是什么?
(!)M.B.:确实,增材制造技术发展迅速,目前已经存在至少15种不同的3D打印技术,然而为了确保成品的功能性和安全性,科学研究还需要更多时间。我们之前说过,产品通常不会按原样使用,需要进行后处理。迄今为止,所有3D打印技术生产的物品都存在表面精加工不充分和内在冶金缺陷问题,因此需要进行后处理。表面精加工对部件的外观和功能性都具有重要影响,而冶金缺陷则对机械阻力,尤其是疲劳强度产生显著影响。因此,一个主要挑战是为3D打印部件开发新的处理方法,以使其能够与传统工艺生产的部件达到相同水平。
这类研究需要相当长的时间。进行疲劳试验不仅耗时且成本高昂,然而若无法实施该试验,则无法获取开发这些处理方法所需的数据。显然,所有这些都必须同时关注大规模工业应用。
(?)MFN:哪些行业从增材制造中获益最多?
(!)M.B.:增材制造正在广泛应用于多个领域,包括汽车、赛车(最尖端的一级方程式赛车)、航空航天、医疗和消费品。一般来说,3D打印用于生产轻量化和复杂部件,而医疗行业则利用这项技术制造定制假肢和手术器械。
(?)MFN:增材制造的前景如何?
(!)M.B.:前景非常广阔。预计3D打印将逐渐融入传统生产过程,以提高效率并降低成本。直到几年前,人们还认为制造部件只有两种方式:减材和变形。然而,如今我们开始探讨第三种方式——增材制造。此外,随着研究的不断深入,我们将会见证新材料和新技术的问世,它们必将为3D打印带来更广泛和强大的应用。
(?)MFN:如何提升研究速度和成品效率呢?
(!)M.B.:如前所述,在开发3D打印产品功能所需的所有研究中,疲劳性能无疑最具挑战性,也最耗时。考虑到力学世界中部件承受动态载荷是其主要特征,显然,掌握各种3D打印技术的疲劳性能数据以及相关的后处理方法对未来至关重要。一般情况下,企业很难单独解决这些问题,因此必须促进企业、大学和研究中心之间的合作,以加快研究进展。
此外,投资于增材制造领域的培训和特殊技能开发也有助于缩小技术与研究之间的差距。近三十年来,我们一直与大学合作开展研究,并将我们的经验应用于正在培训的新资源,在大学中设立了关于喷丸强化及其应用的课程。最近,我们还推出了关于增材制造应用的专业课程。这样,未来的工程师在学习期间就能开始了解这项新技术的特点,并探索如何优化以实现最佳使用效果。
(?)MFN:我注意到,即使是新兴技术,你们也始终保持在前沿位置。
(!)M.B.:我们将竭尽全力做到最好。材料和技术方法不断演进,可能注定会出现更为复杂的应用场景,需要具备更高的性能水平。随着时间的流逝,我们努力调整我们的研究和开发方法,以迎接这些新挑战。
(?)MFN:我们衷心祝愿您未来一切顺利。感谢您一如既往地参与,让我们了解到新颖且令人激励的新技术。
(!)M.B.:谢谢,对我而言,讨论我们所从事的工作始终是一种享受,这是我们的生活。
MFN感谢Michele Bandini接受此次采访!
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