增材制造-3D打印技術在實現液壓元件輕量化、提高流動效率、無模具、可快速迭代等方面具有優勢。
傳統液壓元件與3D打印液壓元件在設計上有著顯著的不同。以液壓閥為例，傳統液壓閥塊為規則的長方塊狀結構，而3D打印液壓歧管帶給人的*直觀印象是不再是規則的閥塊，而是一組具有不規則形狀的“管道”。
本期，3D科學谷將分享一項增材制造液壓歧管的設計與優化研究，與谷友共同了解3D打印液壓歧管與傳統液壓閥塊在設計和性能方面有哪些不同，并為廣大液壓元件制造企業在利用增材制造技術進行液壓元件產品設計優化升級提供參考。
更輕、更小、更長壽
液壓閥制造存在的挑戰
采用傳統方式制造液壓閥時，首先要從一個金屬塊開始，通過傳統制造方法將金屬塊修整為所需外形，然后鉆出供液壓流體流通的內部管路。而想要精確地鉆出這些管路非常困難，管路需要在特定點準確交匯，但在一些“盲”鉆位置上，管路時常無法精確對準。此外，鉆洞時需要開工藝孔并在*后加以密封，這就導致組件有可能在工藝孔的位置發生泄漏。
液壓歧管設計優化
l 目標
使用有限元方法分析液壓歧管塊；
使用面向增材制造的設計，優化結構元素布局以及幾何參數，從而實現3D打印液壓歧管的結構剛度*大化，質量*小化；
使用增材制造技術進行液壓歧管制造并驗證結果；
傳統液壓閥塊與3D打印歧管比較。


傳統液壓閥塊設計模型。來源：JETIR
圖中顯示的傳統液壓閥塊是使用 Creo Parametric CAD 軟件設計的。材料為球墨鑄鐵GGG40。零件加工程序在CNC 工作站中自動生成。閥塊原材料為經過熱處理的鑄造件。
優化要求是在產生*小應力和隨著結構剛度增加而產生的應變之處實現減重，并使設計*適合于增材制造。由于使用的制造工藝為增材制造，液壓歧管的優化設計可以從頭開始進行，也可以去除一些忽略應力的區域。
l 增材制造液壓歧管優化過程



有限元分析
l 基本步驟
-預處理：定義問題*
（i）定義元素類型和材料/幾何特性； （ii）所需的網格線/面積/體積。
-解決方案：分配負載、約束和解決方案**
-后處理：進一步處理和查看結果。
（i）*大當量應力（ii）總變形
l 傳統液壓閥塊結構分析
-預處理：首先準備CAD 模型，檢查幾何的網格化
-為每個組件應用材料
-創建網格

-定義邊界條件

傳統閥塊邊界條件。來源：JETIR