美國農業機械製造商約翰迪爾（JOHN DEERE）對3D列印的應用由來已久，20 多年來在其全球工廠中使用3D列印技術製造了數以千計的原型、工具、夾具和備品備件。
隨著對3D列印技術帶來的變革意義的加深理解，約翰迪爾對3D列印技術的採用正在加快，目前超過4，000個閥體由GKN-吉凱恩3D打印製造出來運至約翰迪爾拖拉機工廠，令人興奮的亮點是每零件的成本低於鍛造與銑削的傳統加工方式，這是3D列印技術有史以來與傳統制造技術在加工效率、加工成本方面的突破。
/ 冰山一角
約翰迪爾的新型 6R 系列拖拉機採用 3D 列印燃油閥，這是該公司的首創：金屬 3D 打印發動機部件。拖拉機燃油系統中的 3D 列印不鏽鋼閥門是一個新方向，也是約翰迪爾的智慧工業戰略的一部分。
約翰迪爾與3D列印
© 約翰迪爾
約翰迪爾於 2020 年宣佈了其在三個重點領域快速整合新技術的願景：生產系統、技術堆疊和生命週期解決方案。
3D 列印是這一願景的一部分，而這個閥門是其首批成果之一。它比傳統制造的效率更高。
便宜了大約 50%
，而且體積明顯更小，使用的材料也更少。但這只是 John Deere 選擇透過3D列印該部件的原因的冰山一角。
面向生產製造用途的粘結劑噴射金屬3D列印
© 3D科學谷白皮書
/ 成就來自內在與外在
關於粘結劑噴射3D列印技術用於不鏽鋼的製造，根據3D科學谷《深度透視金屬粘結劑噴射金屬3D列印材料與應用發展》一文，在南洋理工的實驗研究中，BJ-粘結劑噴射製造的合金塑性變形的早期階段普遍存在的平面滑移，以及其他微結構因素的結合，導致在準靜態和迴圈載荷下阻止了在孔角處成核的小裂紋；結果，延展性和疲勞強度都不會受到BJ粘結劑噴射3D打印合金中孔隙率的不利影響。在另外一種增材製造技術L-PBF選區鐳射熔融金屬3D打印合金中，蜂窩結構大大提高了屈服強度，柱狀晶粒太細，取向差不夠大、晶粒也不夠粗大從而不足以止裂。
最新版本的 John Deere 6R和 6M 拖拉機上的新型熱分流閥不僅是日益普及的金屬3D列印技術的創新應用，還是大約兩年研發的結晶。3D科學谷瞭解到這始於一項挑戰，即確保約翰迪爾拖拉機能夠在寒冷的環境中正常工作。 工程師們的任務是開發一種能夠在不影響發動機效能的情況下保持燃油溫度的閥門。
透過最佳化計算流體動力學在虛擬世界中對其進行新設計的閥門進行模擬，理想化的原型模型，即讓燃料以最高效率流動的模型，具有圓形、光滑的內部通道。只有透過3D列印才能建立功能。
液壓歧管、閥體的3D列印優勢
© 3D科學谷白皮書
在流體動力學中，當有兩個相交的鑽孔時，如果使用機加工方式，總會遇到尖角。透過 3D 列印，可以製作圓角，這讓在閥門最佳化方面又邁進了一步。
為了測試零件是否能按預期工作，約翰迪爾的工程師與GKN-吉凱恩的增材製造人員合作，進一步最佳化金屬 3D 列印燃料閥的設計。GKN透過惠普的Metal Jet S100新型金屬3D印表機上列印鋼製閥門。
/ 重新整理認知的進展
根據3D科學谷的瞭解，不僅僅是閥門，惠普與GKN還合作為施耐德電氣 NSX 斷路器生產了全新過濾器，此類過濾器形狀複雜，遠超其他形式的工業製造能力範圍。HP Metal Jet 技術不僅改進了新型電源過濾器的形狀設計，可在更有限的空間內減少了氣體、壓力和熱對過濾器的影響，顯著提高了生產力和環境效益。
粘結劑噴射金屬3D列印技術將成為驅動3D列印行業發展的主流技術，根據3D科學谷全球市場研究合作伙伴AMPOWER，Binder Jetting 粘結劑噴射金屬3D列印技術在技術成熟度方面取得了重大飛躍，例如透過更多可用材料，進入發展快車道。根據3D科學谷全球市場研究合作伙伴CONTEXT，隨著金屬3D列印技術類別中的粘結劑噴射金屬3D列印技術走向成熟，該技術在汽車等交通工具應用領域的零件製造方面將漸入佳境。
© 3D科學谷白皮書
正如3D科學谷《為大規模製造而生，粘結劑噴射金屬3D列印裝置技術一覽》一文中提到的，粘結劑噴射金屬3D列印技術，從生產效率、經濟性的角度看充分的滿足了面向量產的應用。高速、低成本，粘結劑噴射金屬3D列印獲得了業界的高度關注。粘結劑噴射金屬3D列印技術的發展正在以不可思議的方式改變業界對這項技術先入為主的認知。
知之既深，行之則遠。基於全球範圍內精湛的製造業專家智囊網路，3D科學谷為業界提供全球視角的增材與智慧製造深度觀察。有關增材製造領域的更多分析，請關注3D科學谷釋出的白皮書系列。
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