研究！3D打印泄壓安全閥分析和

多年來(lái)，3D打印已被證明是一種非常方便的技術(shù)，可用于制造更換和 機(jī)械部件，如手動(dòng)水泵，變速箱，齒輪和閥門(mén)。今年，題為“ 3D打印安全閥分析和驗(yàn)證 ” 的碩士論文題目，愛(ài)荷華州北部大學(xué)技術(shù)系的學(xué)生John Anthony Dutcher III 使用SLA 3D打印制作內(nèi)部原型正排量泵的減壓閥。

摘要指出，“增材制造允許更快，更低成本的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，包括定制，在使用點(diǎn)打印，以及每批產(chǎn)量的低成本。該研究使用Stereolithography生產(chǎn)的原型來(lái)開(kāi)發(fā)對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的改進(jìn)，即正排量泵的內(nèi)部減壓閥。在這項(xiàng)研究中開(kāi)發(fā)并測(cè)試了四個(gè)3D打印原型組件。減壓閥組件由增材制造生產(chǎn)的壓力容器部件組成，后處理，并安裝在正排量泵上，無(wú)需額外的加工。使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬分析原型設(shè)計(jì)以增加通過(guò)閥門(mén)的流量。通過(guò)性能測(cè)試驗(yàn)證了模擬，以將開(kāi)裂減少到閥的完全旁通壓力范圍。通過(guò)減小閥的這個(gè)操作范圍，可以降低泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率需求，從而提高泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能量效率。

一個(gè)多世紀(jì)以前開(kāi)發(fā)的正排量泵內(nèi)部的齒輪能夠克服現(xiàn)有的性能限制，但它絕不是完美的。這些泵需要一個(gè)內(nèi)部安全閥，可以防止過(guò)大的壓力; 如果排放流量減少，過(guò)壓系統(tǒng)可能會(huì)失效。

“這項(xiàng)研究的主要重點(diǎn)是研究用于正排量泵的內(nèi)部安全閥的性能，提出基于流動(dòng)模擬改進(jìn)閥門(mén)開(kāi)裂至完全旁通壓力范圍的流動(dòng)條件，并通過(guò)驗(yàn)證性能改進(jìn)3D打印原型，“Dutcher寫(xiě)道。

SLA零件生產(chǎn)多年來(lái)，這些正排量泵中的內(nèi)部安全閥的設(shè)計(jì)沒(méi)有太大變化。但是通過(guò)使用計(jì)算機(jī)模擬，可以修改和優(yōu)化設(shè)計(jì)以使部件更有效。正如他在論文中所寫(xiě)，Dutcher的研究驗(yàn)證了3D打印原型，使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬和性能測(cè)試，“在對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中”，并且還表明成本和時(shí)間都可以通過(guò)使用3D打印來(lái)制造閥門(mén)。

“增材制造具有定制的優(yōu)勢(shì)，允許進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，”Dutcher寫(xiě)道。

“開(kāi)發(fā)可在使用點(diǎn)制造的可定制的最終用途組件，允許為壓力容器應(yīng)用生產(chǎn)特定應(yīng)用的產(chǎn)品。”

組裝的參考閥擴(kuò)展

在他的論文中，Dutcher想要確定3D打印是否可以成功地用于生產(chǎn)正排量泵的測(cè)試閥組件，如果閥門(mén)的幾何形狀能夠根據(jù)流動(dòng)條件進(jìn)行優(yōu)化以減少裂縫，并且如果3D打印原型閥的性能與現(xiàn)有的傳統(tǒng)制造方法相同。最終，雖然他確實(shí)回答了這些問(wèn)題，并證明了3D打印確實(shí)在開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品方面確實(shí)有應(yīng)用，但他的研究為改進(jìn)產(chǎn)品的現(xiàn)有設(shè)計(jì)提供了可行的概念證明。

“3D打印原型的開(kāi)發(fā)是為了降低原型測(cè)試的成本和交付時(shí)間，”Dutcher寫(xiě)道。

“增材制造允許定制的設(shè)計(jì)排列的靈活性提供了并行驗(yàn)證多個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)?！?/span>

SLA支持結(jié)構(gòu)通過(guò)使用3D打印來(lái)創(chuàng)建原型，Dutcher能夠同時(shí)開(kāi)發(fā)出幾種不同的設(shè)計(jì)概念，而不會(huì)被傳統(tǒng)制造方法帶來(lái)的常規(guī)障礙所困擾。SLA 3D打印還可以生產(chǎn)具有“加工零件尺寸公差”的零件，這有助于加快原型的開(kāi)發(fā)。