舍弗勒與德馬吉森精機合作通過3D列印來製造梯度合金軸承

原標題：舍弗勒與德馬吉森精機合作通過3D列印來製造梯度合金軸承

提起大名鼎鼎的舍弗勒(Schaeffler)，很多谷友或許了解舍弗勒在全球範圍內開發並生產INA和FAG品牌的高質量滾動軸承、關節軸承、滑動軸承 和 直線運動產品。 為超過60個工業行業和眾多汽車應用領域應用提供大約40，000種標準產品。

如今，這家不斷創新的軸承界巨頭正在於機床界巨頭德馬吉森精機（DMGMORI）合作，將混合增材製造技術應用到梯度合金軸承的製造中來。

作為兩家公司合作項目的一部分，舍弗勒(Schaeffler)和德馬吉森精機(DMG MORI)正在開發增材製造工藝，以生產梯度材料製成的滾動軸承零件。該項目採用的是DMG MORI的Lasertec 65 3D混合增材製造設備，該設備將激光沉積焊接與五軸銑削相結合。

舍弗勒正在內部擴大增材製造的應用領域，首次將粉末床金屬3D列印工藝與Lasertec 65 3D混合增材製造工藝結合。舍弗勒選擇Lasertec 65 3D的部分原因是這台設備的堆積率和可選用的材料的靈活性。此外，集成的五軸聯動加工功能可以在單個裝夾過程中生產出成品零件，這是Schaeffer認為可以進行批量生產的一項功能。

Lasertec 65 3D混合增材製造設備配備了兩個粉末進料器，可以在激光沉積焊接過程中有針對性地控制從一種材料到另一種材料的切換。根據DMG MORI的說法，這可以用來製造不同材料特性之間平滑過渡的分級材料。材料的韌性和硬度可以在過度的過程中進行調節，並進行最佳的分配以適合個別應用的特定要求。

舍弗勒和DMG MORI正在測試合適的材料，目的是利用激光沉積焊接推進滾動軸承部件的小批量加工製造的開發。 舍弗勒關注的重點是實現優化產品，為最終客戶提供附加價值。

舍弗勒多年來一直積极參与電動車賽車計劃，並在其「明日汽車」戰略的框架內進一步改進電驅動。通過Lasertec 65 3D混合增材製造設備上使用這種材料漸變將創造激動人心的發展機遇。例如，磁性和非磁性材料可以通過漸變來組合，並且根據需要調整組件的性能。

舍弗勒還計劃將Lasertec 65 3D混合增材製造設備整合到零配件、小批量系列和單件零件的生產中。

3D科學谷REVIEW

眾所周知，材料是限制3D列印進步的最大因素，而同時材料也是解放3D列印潛力的神奇鑰匙。

而除了材料本身，加工工藝與材料深度結合起來，納米材料增強合金、等軸細晶合金、梯度合金、非晶態金屬、自癒合合金、超導材料、金屬有機骨架材料的研發從微觀層面上呈現出材料技術的潛能。

在由多種合金製成的零件中，通常需要用到釺焊的工藝。釺焊主要是通過加熱到一定溫度使焊料熔化，從而把兩種一樣材質或不同材質的金屬連接在一起。釺焊時一般都發生母材向液體釺料的溶解過程，可使釺料成份合金化，有利於提高接頭強度。釺焊時也出現釺料組份向母材的擴散，擴散以兩種方式進行：一種是釺料組元向整個母材晶粒內部擴散，在母材毗鄰釺縫處的一邊形成固溶體層，對接頭不會產生不良影響。另一種是釺料組元擴散到母材的晶粒邊界，常常使晶界發脆，尤其是在薄件釺焊時比較明顯。

2015年，美國宇航局（NASA）噴氣推進實驗室的科學家開發出一種新的3D列印技術，可在一個部件上混合列印多種金屬或合金，解決了長期以來飛行器尤其是航天器零部件製造中所面臨的一大難題。

多種合金的應用場景比較特殊，例如，一個零件的一側要具備耐高溫特性，而另一側要具備低密度特性；或只能在一側具有磁性。製造這樣的零部件此前只能採用焊接的方法，先分別製造出不同的部件，然後再將它們焊接起來。但焊縫天然具有缺陷，容易脆化，在高強度壓力下極易導致零件崩潰。當時NASA的3D列印技術，可以順滑地從一種合金過渡到另外一種合金，此外，用它還可以研究各種潛在的合金。

具體到正文所提到的DMGMORI的混合增材製造工藝，NASA在2017年9月成功測試兩種合金製成的3D列印火箭發動機點火器，該零部件由銅合金和Inconel合金製成，通過DMG MORI（德馬吉森精機）開發的混合3D列印工藝生產出來，點火器部件的高度為10英寸、寬為7英寸。

通過3D列印過程將兩種材料分散熔合在一起，兩種材料內部晶粒產生粘結，使得任何硬質過渡都被消除，從而零件不會在巨大的壓力和溫度梯度變化下發生斷裂情況。消除釺焊過程並將雙金屬材料製成單一組件，這不僅可以降低成本和製造時間，而且還可以通過提高組件的可靠性而降低質量風險。

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