伺服阀整机里难以替代的3D打印核心零件

英国Domin公司的伺服阀案例，几十个零件，只有3个用3D打印。

伺服阀是液压系统的关键，控制液压油的流量和方向，响应速度和精度决定整个系统的表现。

飞控、机器人、赛车悬架，凡是要求快速精确响应的地方，伺服阀都在。

这个零件不大，手掌可以托住，但制造难度极高。

传统工艺做了几十年，大体结构没变过。

本案例只在特定位置3D打印替代。

第一个，带集成柔性铰链的线轴

线轴（spool）是伺服阀的核心运动件，在阀体孔里来回滑动，控制油路通断。

传统线轴是一根精密磨削的金属棒，形状简单，精度靠磨。

Domin把一个柔性铰链（flexure）直接集成进线轴本体，一体打印成形。

柔性铰链不是铰链的字面意思，而是一种通过材料自身弹性变形来传递运动的结构。

没有轴销，没有间隙，没有磨损，响应极快。

这种结构传统加工做不出来。

材料用马氏体时效钢M300，热处理后硬度52到54 HRC（一个兼顾强度和韧性的区间），弹性模量高，薄壁也不变形。

换成铝或钛，同等壁厚下刚度不够，要加厚，加厚就失去了整体设计的意义。

第二个，复杂内流道歧管

歧管（manifold）是液压油的公路网络，内部布满交叉流道，连接各个阀口。

传统加工流道只能是直线，转弯靠多段直孔交叉，死角多、压降大、效率低。

3D打印的歧管，流道可以弯曲、变截面、按照流体力学仿真结果走最优路径。

弯道平滑，截面渐变，液压油在里面跑得顺，压力损失小，系统效率上去了。

歧管孔径的加工精度，是这个零件真正的门槛。

Domin用专用珩磨设备把歧管孔加工到亚微米级别，然后用自研测量装置对每一个孔逐一测绘，然后把对应线轴的控制边（control edge，决定油路开关时序的关键几何特征）精磨到0.1微米匹配。

每对歧管和线轴，单独配对，不可互换。

这个配对精度，是产品性能的底层保障。

Domin的核心做法是，凡是传统工艺能做好的，不动；

只在传统工艺做不到、或者做到了但代价太高的地方，才引入3D打印。

为什么材料选了钢，不是钛？

疲劳强度钢略胜，润滑条件下钛偏黏摩擦大，刚度比较钢在薄壁结构里更省空间，粉末价格钢便宜得多。

最关键的：

液压件承受的是高压循环载荷，疲劳是第一失效模式。

钢的疲劳强度和比强度组合，在这个场景里就是最优解。

Domin案例的价值在于划出了3D打印在特定应用的真正的价值区间。

值得学习。

本文案例来自MetalAM和Domin。

#伺服阀 #3D打印