2024年6月份,一座超大型金属3D打印雕塑在中国香港入境处将军澳新总部的“婚礼花园”正式落成,成为当地新人婚礼的热门打卡点。这座雕塑长宽高为5.3m×4.8m×3.8m,总重量超2000kg,外形上虽似柔软飘逸的纯白色头纱,实则却为坚固的不锈钢金属雕塑,呈现了艺术雕塑与3D打印科技的跨界融合。
【织·爱】头纱雕塑现场图片
据悉,这座雕塑由香港入境事务处作为项目需求方发起,香港建筑署领导设计,香港理工大学土木及环境工程学系、香港大学新兴技术研究所、中广核苏州热工研究院有限公司、协兴建筑有限公司参与协助,融速科技提供制造支持,从技术开发、方案定制、设备开发、调试测试等方面提供3D打印服务,产品质量性能通过客户验证。
01WAAM技术与艺术创意跨界融合 营造浪漫别致的婚礼体验
该雕塑名为【织·爱】,设计灵感来自于飘逸灵动的新娘头纱,雕塑中共有1312个镂空心型纹理,与新人的两颗真爱之心交织成1314颗心,象征永恒的爱,充满艺术创意与浪漫寓意。为了充分表现出【织·爱】的飘逸浪漫与坚固耐用,设计者特地选择了融速科技的电弧增材制造(WAAM)3D金属打印技术来完成对它的制造。
雕塑飘逸弯曲、心形部分特写,细节满满
WAAM技术是一种适用于复杂结构的大型金属构件快速成形技术,具备设计自由度高、成形尺寸不受限、制造成本低等优势。它以电弧为热源,加热和熔化金属丝,逐层堆积3D 金属部件,能以极高的精度和细节展现头纱雕塑的创意设计,不仅为头纱雕塑的制造提供了充沛的自由度,也保证了头纱雕塑的成型质量。
融速科技具备成熟的WAAM 技术,并自主研发电弧送丝3D打印设备,拥有全流程一体化的金属增材制造服务能力,目前已累计交付600余件打印成品。通过融速科技的持续优化设计,头纱雕塑的制造周期和制造成本大幅度降低,成功减少了材料浪费及碳排放量。
融速科技WAAM技术
02专业化定制打印方案 解决大尺寸、复杂结构打印难题
该头纱雕塑的整体结构是由类四边形的网格管路连接而成,结构复杂,且管路弯曲角度较大,整体尺寸也较大,对于整体构件的打印变形控制有较大难度,对角度打印与工艺调试的要求也颇高。为此,融速科技融合艺术理念与3D打印技术,定制专业化打印方案。
首先,在整体打印方案上,融速科技利用拔模分析云图来分析整个工件的倾角情况,将角度幅度大的区域结合支撑方式进行分区打印,将结构件分成了多个区域进行打印,打印后再利用组对工装拼焊。
1. 外侧云图;2. 侧面云图;3.内侧云图
通过融速科技自研的路径切片软件,可以精确的规划每个区域的打印路径,控制打印参数,结合数字孪生技术直观显示整个打印动态,实时把控打印进展与打印状态。
提前规划打印路径
其次,打印过程中,针对整体构造的细节优化,融速科技主要从两部分进行工艺参数的调试测试,保证雕塑的质量性能。
一是对于偏竖直方向的打印,融速科技进行了5轮工艺参数调整和优化,保证打印件壁厚保持在合理范围内,同时也改善了打印件外观。二是针对大倾角方向的打印,优化后持续打印50°倾角维持稳定纹路,调整打印切面,通过对打印的网状结构件进行测试,走向与数模比较基本一致,解决了因打印件体积大而易变形的问题。
雕塑打印试样
03 搭载八轴联动打印设备 助力高质量交付与验收
打印过程中,为保证头纱雕塑的成品质量,搭载了融速科技八轴联动的大型竖直导轨电弧增材打印设备RS-R1和RS-L2,它们采用自研高精度标定算法,保证绝对路径精度,可做到大尺寸、自动化与高精度为一体,为头纱雕塑的超高质量与准时交付提供有力保障。
电弧增材打印设备RS打印过程
同时,RS-R1/L2设备装备了多个传感器来辅助增材打印。如高度传感器,保证打印高度的一致性及补偿干深长;单点红外测温传感器,可有效保证层与层之间的温度要求,保证打印过程中形貌的质量。同时采用自主研发的熔池监控相机,远离焊接强光污染,可清晰直观地观察熔池动态形貌。
电弧增材打印设备RS打印过程
同时,RS-R1/L2设备装备了多个传感器来辅助增材打印。如高度传感器,保证打印高度的一致性及补偿干深长;单点红外测温传感器,可有效保证层与层之间的温度要求,保证打印过程中形貌的质量。同时采用自主研发的熔池监控相机,远离焊接强光污染,可清晰直观地观察熔池动态形貌。
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