3D打印ORBITREC自行車的開發(fā)

日本利用DMLS(Direct Metal Leaser Sintering)技術(shù)開發(fā)了3D打印鈦制ORBITREC自行車。該產(chǎn)品是用大功率激光直接輻照Ti-6Al-4V合金粉末而成形的，其物理性能和力學(xué)性能(密度4.41 g/cm3，拉伸強(qiáng)度1 140 MPa，楊氏模量111 GPa)均優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)ASTM B348中的Gr.5鈦合金。與常規(guī)工藝相比，該方法流程顯著縮短，而且可以保證成形件的質(zhì)量，整個(gè)過程中無需壓模、鑄模等，因此管理成本可忽略不計(jì)。制造中如若發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)件有問題，急需修正時(shí)，也可進(jìn)行技術(shù)變更調(diào)整。

2015年日本曾用當(dāng)時(shí)的3D打印技術(shù)開發(fā)了命名為“DFM01”的試制自行車，但由于自行車制造廠商方面的技術(shù)限制以及所使用材料(當(dāng)時(shí)使用的材料為純鈦粉末)的限制，后續(xù)工藝十分繁重。經(jīng)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)成功開發(fā)出ORBITREC自行車。開發(fā)過程中，與自行車制造廠商進(jìn)行了密切合作、溝通，確保各個(gè)部件的公差以及質(zhì)量的穩(wěn)定性，并且更加注重產(chǎn)品的商業(yè)化。此外，還特別采用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和有限元解析等方法，使求得的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)最優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了通過最少的物理模型得到理想的模型并確立了其性能、品質(zhì)等基礎(chǔ)要素。

自行車與一般家電不同，是需要用戶直接騎坐操作的產(chǎn)品，以降低成本為第一要義的開發(fā)出發(fā)點(diǎn)可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)各種可能出現(xiàn)的情況應(yīng)對(duì)不充分，如若發(fā)生問題，則可能危及用戶自身安全，因此今后還必須對(duì)各要素進(jìn)行考量研究。此外，還需對(duì)所有制造工藝進(jìn)行定量的分析，必須考慮經(jīng)驗(yàn)等人為性的要素，這樣才能真正使3D打印制造技術(shù)發(fā)揮出強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。

吳全興譯自《チタン》