正在上升的輕量化需求，3D打印輕型液壓裝置為制造商提供了新機遇
減輕液壓元件的重量可以使一系列行業受益，并帶來新的設計選擇。由于3D打印可以實現的下一代液壓元件帶來的許多好處，越來越多的重量更輕的液壓元件正在出現。
AIDRO 液壓（屬于Desktop Metal ）在Desktop Metal的Shop System 上3D打印的液壓閥體。材料：17-4 不銹鋼，3D打印閥體（左）比傳統制造的閥門（右）輕 60%
© Desktop Metal
輕量化的發展需求
隨著電氣化的不斷發展，對輕量化組件的需求也將持續增長。輕量化組件的使用不僅可以減輕車輛的整體重量，還可以補償電池和電動機等較重的部件。輕量化讓人類擁有更小的碳足跡，實現在相同重量的情況下拖運更多的里程。
輕量化的途徑
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由于 OEM 對可用于拖車應用的輕型氣缸的需求不斷增加，通過3D打印可以開發輕量化鋁氣缸技術。氣缸采用鋁制機身，內部有多個鋁制部件，使其重量更輕，氣缸也有一個空心桿，提供額外的重量減輕。
3D打印的輕量化鋁制空心桿
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雖然市場上還有其他鋁制氣缸，但通過3D打印，可以開發一種帶有空心桿的鋁制圓柱體，為各種應用提供了更輕的解決方案。鋁制氣缸具有一些獨特的功能，其中之一是位于氣缸底部的端口。這樣可以實現更輕松的安裝并縮短管路長度，并根據其安裝方式為氣缸管路提供更多保護。
氣缸也有一個內置的止回閥，它將氣缸鎖定在適當的位置，因此如果它的管線斷裂，它就不能移動。由于止回閥內置于氣缸中，因此無需使用單獨的閥塊，從而可以進一步減輕重量。3D打印-增材制造可用于制造重量更輕的液壓部件，意大利Aidro液壓公司多年從事液壓元件的制造，從通過傳統的加工技術發展到一部分產品通過3D打印-增材制造，Aidro液壓使用3D打印技術的秘訣在于能夠改變制造商處理其組件設計的方式，采用增材制造的理念實質上意味著只在需要的地方保留材料。
大多數傳統的液壓系統制造都是從加工金屬塊開始的，這使得加工的時候必須要考慮到傳統加工工藝的特點與局限性，包括CNC機加工只能加工出直的液體通道。然而，通過3D打印-增材制造 (AM)，原材料（一種金屬粉末）被不斷添加以制造產品。與傳統方法相比，這使得使用的材料更少，從而減輕了部件的重量，與液壓設計相關的約束可以完全消除，從而允許更多的設計自由度。
更自由的設計
Aidro液壓通過使用增材制造發現，設計可以從通過組件的所需流道開始。通過創建流道，然后在需要的地方添加材料。根據需要的壓力，可以決定添加更多或更少的材料。
© aidro(屬于Desktop Metal)
這與傳統的設計方法完全不同，拿液壓歧管的加工來說，液壓歧管是用于引導液壓系統連接閥、泵和傳動機構內的液體流動。它使得設計工程師可以將對液壓回路的控制集成在一個緊湊的單元內。通過傳統的加工技術制造液壓歧管，首先要切割和加工鋁合金或不銹鋼坯料，使其達到規定的尺寸，之后進行鉆孔以形成液體流動通道。由于要完成復雜鉆孔，因此通常會用到特殊工具。通道內還需要一些堵塞頭，以正確引導液體在系統內的流動路線。
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另外一個例子，拿液壓閥芯來舉例，鑄造閥芯的過程中存在鑄造氣孔、夾砂和雜質等缺陷挑戰，造成閥芯外壁的裂紋和微孔，使得閥芯的生產率低、合格率低。同時砂型鑄造精度低及泥芯偏置，導致鑄造閥芯的壁厚嚴重不均勻及加工余量很大，后期CNC機加工的過程中材料消耗多。
此外，當使用傳統鑄造+CNC機加工制造方法生產時，液壓閥芯通常必須由多個機加工部件組裝而成。由于需要多個零件組成，制造過程要研究零件加工的每一工序，以確保同軸度、圓跳動和圓柱度的要求，保證零件的合格率。3D打印-增材制造可以避免多個零件組裝的過程，通過結構一體化的方式實現零件的生產。
3D打印有很大的自由度來精確地創建需要的形狀以及適合最終液壓系統的形狀，現在可以3D打印更輕、更緊湊，以及性能更好的液壓系統。
3D打印液壓系統的優勢
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發展中的材料選擇
材料選擇是一個重要因素，材料的選擇會對輕量級組件的創建產生很大影響。將鋁用于輕型液壓缸不僅可以減輕重量，還可以確保防腐蝕。流體動力行業對重量更輕、壁更薄的結構有著強烈的需求。但是，強度可能會成為一個問題。
為了克服這個問題，可以使用更高強度的鋼材。流體動力元件制造商還可以使用用陶瓷顆粒改性的鋼，這可以提高剛度和彈性模量，同時保持強度。這將有助于抵抗屈曲并能夠產生更薄的壁。對于一些常用的球墨鑄鐵，公司相信有機會修改化學成分以提高強度或延展性，從而實現輕量化或提高功率密度。
由于從乘用車到農業機械再到航空航天的各種行業和應用都可以從使用更輕的部件中受益，特別是隨著電氣化的加速，3D打印用于輕量化組件的發展將在未來幾年繼續增長。根據3D科學谷的了解，雖然目前輕量化是一個小眾應用，但預計制造商將在未來幾年尋找更輕量化的解決方案。
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