探讨：什么样的液压元件适合用3D打印技术来生产？

大家好，欢迎来到液压贼船！

从2022年下半年开始，船长陆续收到一些关于“如何将3D打印技术应用到液压领域？”的咨询。尤其是今年，这类咨询显著增多。很多客户会把他们的元件图纸发过来，希望我们能帮助寻找提供打印服务的供应商。同时，也有不少3D打印供应商（无论是设备制造商还是服务商）来咨询如何切入液压行业等问题。从咨询量可以看出，3D打印技术在液压行业成为了一个热门关注点。

那么，为什么大家都在追求3D打印液压元件呢？是因为液压行业最近表现不佳，大家在原有赛道上竞争激烈，想借助3D技术搞噱头，还是说将3D打印技术应用于液压元件生产确实有其独特的优势？

为了弄清楚这到底是噱头还是真有优势，让我们借助众位液界大咖在直驱伺服阀研讨会上的演讲来剖析一下！

是不是所有的液压元件都“适合”用3D打印技术来生产呢？

注意，我们这里讨论的是“适不适合打印”，而不是“能不能打印”。惠普资深工程师陆亦涵曾分享过：“很多客户拿一个传统机械加工或者铸造能够生产的液压元件（比如普通的三位四通换向阀阀体）来咨询3D打印的报价，看看能否比传统机械加工的制造成本更低。但显然，最终得到的报价往往比传统生产工艺要高得多。

所以，对于那些传统加工工艺能制造的阀体，不要想着用3D打印来替代，这类产品目前来说没有任何优势，这就是“不适合”用3D打印生产。

那什么样的产品“适合”呢？必须是叠加了一些创新设计的产品。普通的液压阀体由于受限于传统机械加工工艺，其内部油道必须设计成横平竖直，少量的斜孔其倾斜角度也不能太大。

实际上，从流体力学的角度考虑，这些横平竖直的孔道存在很多问题，特别是在两孔交叉的位置。我们希望油道的流线越平滑越好，以前由于加工工艺的限制，我们在设计上必须做出让步。但是现在有了3D打印技术，我们的设计可以以性能最优为依据，而不是以“好不好加工”为依据。

总结一下，如果你想通过3D打印技术来生产液压元件，那么你的液压元件必须是以“性能最优”来设计的，用传统加工工艺无法制造的，这才是最“适合”3D打印的产品。

为什么伺服阀这么幸运，被选中作为液压行业利用3D打印技术生产的标杆呢？主要原因在于伺服阀本身的高价值以及用传统机械加工工艺加工它的难度极大。由于传统方法的成本和复杂性，促使人们有足够的动力去重新设计伺服阀，并采用新的生产工艺来加工它。

那么，为了使用3D打印技术打印伺服阀，我们在设计上做了哪些改变呢？经过以“性能最优”为导向的设计后，我们得到了哪些好处呢？

我们通过对赛诺动力（一家用3D打印技术生产伺服阀的创新型公司）CEO马赫的报告做了详尽分析，得出了两个大家最容易理解的结论。

马赫提到：“相比于传统喷嘴挡板式伺服阀的复杂结构和繁多的零件数量，通过“性能最优”设计原则设计的伺服阀，其零件数量可以优化到只剩下十几个，其中还包括外壳。对于任何机械部件来说，零件数量越少，配合关系越简单，使用的可靠性越高，即使出现故障也非常便于维护。”

虽然通过“性能最优”原则设计的伺服阀零件数量减少，但这并不意味着其结构简单，而是通过复杂的结构将原本需要多个零件组合才能实现的功能集成到一个零件中。这种复杂的零件通过传统的机械加工工艺是无法实现的，只有通过3D打印技术才能生产。因此，伺服阀被视为3D打印技术的理想应用对象，也受到资本市场的青睐。当然，资本市场看重的是它的应用前景，这个我们以后有机会再详细讨论。

由3D打印的直驱伺服阀，其内部油道可以完全以提高性能为导向进行设计，而不需要过多考虑加工的限制。马赫提到：“直驱伺服阀的油道可以设计得非常复杂，流道布置不再需要按照传统的横平竖直，而是根据流体性能最优在空间内任意布置（赛诺动力结合AI技术，开发了一款流道设计软件，后续有机会我们可以详细介绍一下）。这样，流道内油液的流速可以非常快，达到120m/s至150m/s。”

油液进入阀体后呈现完全湍流状态，高速旋转并向前奔涌。由于油液的旋转作用，较大尺寸的颗粒物会被包裹在液流柱的中心位置，而不是在边缘。因此，当油液流经阀口时，会将这些大颗粒物直接冲出阀口，避免了颗粒物在阀口堆积造成的磨损和卡阀现象。

赛诺动力已经验证了几百只直驱伺服阀，目前还没有出现因污染物导致的卡阀问题。

（图为赛诺动力3D打印伺服阀阀体的实物截面，需要了解更多信息，可以关注下方的公众号）

通过上述两个结论可以看出，伺服阀确实是利用3D打印技术实现性能优化的理想产品。

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