在輪胎制造與檢測領(lǐng)域，鋼片是一種看似簡單，但加工起來一點(diǎn)也不容易的零件。

它們通常具有極薄的截面，大量的低角度特征和復(fù)雜異形輪廓，無論是傳統(tǒng)加工還是3D打印，都存在制造挑戰(zhàn)。

筆者注意到，毅速激光通過融合設(shè)備、材料、工藝和工程經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了輪胎模具鋼片的免減材、無支撐和高表面質(zhì)量批量打印。

本期內(nèi)容，我們就針對這一特殊應(yīng)用進(jìn)行探討。

毅速激光無支撐打印工藝效果

面對30°傾斜面就需要添加支撐的3D打印制造難題，毅速激光進(jìn)行了專項(xiàng)工藝研發(fā)，成功實(shí)現(xiàn)低角度無支撐、高質(zhì)量激光3D打印。

巧合的是，筆者近日發(fā)現(xiàn)毅速激光恰好公開了其無支撐打印測試樣件的案例，展示了其工藝技術(shù)所能達(dá)到的實(shí)際效果。

該測試件采用傾斜長薄壁結(jié)構(gòu)組成，壁厚為1.14mm，長度83.91mm，傾斜角度從15°開始每隔5°遞增。可以看出，零件整體具有長懸空結(jié)構(gòu)特征，能夠直觀驗(yàn)證低角度無支撐打印工藝水平。

從展示效果看出，最低15°的薄壁也能夠?qū)崿F(xiàn)完整、無翹曲成型。但該技術(shù)特征下，對下表面質(zhì)量其實(shí)有更高的要求，筆者特意向毅速激光進(jìn)行了求證。

15°傾斜面在3D打印過程中易出現(xiàn)熔池下墜、球化粘粉的現(xiàn)象，但從實(shí)拍圖可以看出，毅速激光打印的15°長懸臂下表面整體平直，沒有因熔融金屬自重造成的變形，也不存在大面積的結(jié)塊堆積。相比其他傾斜面雖有輕微的粗糙感，但整體完整度極高。

該樣件證明了毅速激光無支撐3D打印工藝，能夠完整制造出具有較高質(zhì)量的低角度、長懸空、薄壁零件。該公司基于該技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)鋼片結(jié)構(gòu)的批量3D打印。

輪胎鋼片的特殊結(jié)構(gòu)和加工難點(diǎn)

輪胎模具鋼片的作用，是在輪胎胎面上形成細(xì)小的花紋溝槽，這些花紋直接決定了輪胎在濕地防滑、雪地牽引和操控穩(wěn)定性等方面的性能。

輪胎模具鋼片的形狀、尺寸和空間布局，通過影響花紋溝槽進(jìn)而影響輪胎的性能表現(xiàn)。

但現(xiàn)代鋼片的結(jié)構(gòu)特征，采用傳統(tǒng)制造工藝并不容易。

從結(jié)構(gòu)上可以看出，輪胎鋼片雖小但卻具有3D結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的加工手段每種技術(shù)都有不足。一副高性能的輪胎模具往往需要大量鋼片，制造端也在不斷考察新技術(shù)，而3D打印技術(shù)帶來了關(guān)鍵改變。

3D打印技術(shù)能夠精確制造出復(fù)雜形狀的鋼片結(jié)構(gòu)，一臺設(shè)備一次可生產(chǎn)1000-3000片不同規(guī)格的產(chǎn)品，極大縮短了制造周期。

但正如文章開頭所講述的，鋼片的壁厚薄、結(jié)構(gòu)細(xì)長，復(fù)雜特征多，普通的3D打印工藝往往需要添加支撐。

這導(dǎo)致產(chǎn)品在支撐去除后仍需要機(jī)械打磨，導(dǎo)致壁厚≤0.6mm的鋼片破損率很高，而且復(fù)雜花紋處的支撐往往無法去除干凈，影響后續(xù)的輪胎硫化排氣功能。

因此，常規(guī)的3D打印技術(shù)面對這一特定應(yīng)用，也并不是手到擒來。

輪胎鋼片無支撐高質(zhì)量3D打印

毅速激光將鋼片的結(jié)構(gòu)分為懸空區(qū)域、上面區(qū)域和常規(guī)區(qū)域，每個區(qū)域分別采用不同的掃描策略以及工藝參數(shù)組合。

通過大量打印測試，毅速激光證明了該工藝的有效性，實(shí)現(xiàn)了低至15°特征的無支撐3D打印，零件最薄處的厚度僅0.6mm，且零件下表面細(xì)節(jié)清晰，側(cè)表面質(zhì)量高。

毅速激光將其采用無支撐工藝打印的鋼片，與同行產(chǎn)品進(jìn)行了對比，可以看出右側(cè)零件圓孔內(nèi)壁具有成型缺陷，圓度不及左側(cè)；且右側(cè)產(chǎn)品深孔底部易殘留未清理粉末，整體打印的成品質(zhì)量可靠性不如左側(cè)。

在產(chǎn)品的批量3D打印方面，筆者向該公司求證得知，其采用的是自研的雙激光E3-320。該設(shè)備于2026年新推出，打印尺寸為250*250*320mm。采用0.03mm的層厚，能夠在35小時內(nèi)3D打印出1000片鋼片。

隨著3D打印技術(shù)越來越多的介入到傳統(tǒng)制造行業(yè)，用戶對該工藝本身的制造極限也提出了越來越多的要求。

毅速激光基于對3D打印技術(shù)和終端應(yīng)用的雙向深入理解，正不斷優(yōu)化技術(shù)的可實(shí)現(xiàn)能力。除了無支撐技術(shù)，筆者注意到毅速激光還開發(fā)了一種稱之為免減加工的3D打印工藝，通過大幅提升零件制造精度和表面質(zhì)量，減少用戶后續(xù)的減材加工投入。

該公司指出，他們3D打印的輪胎模具鋼片，只需表面處理即可投入使用，滿足輪胎模具的使用需求，有效縮短了零件加工周期。另據(jù)了解，該公司即將亮相于7月1日舉辦的中國國際模具技術(shù)和設(shè)備展覽會，有需求的用戶可前往交流。

注：本文由3D打印技術(shù)參考創(chuàng)作，未經(jīng)授權(quán)，謝絕轉(zhuǎn)載。