增材制造的好處之一是能減少對存儲的需求。從最終產(chǎn)(chǎn)品到更換零件到模具制造，3D打印可以使我們在需要的時(shí)間和需要的地點(diǎn)打印出需要的產(chǎn)(chǎn)品，并以非?？斕臅r(shí)間完成定制。不過(guò)，3D打印的另一個(gè)應(yīng)用很容易被忽視，那就是零件的修復(fù)。

最近，能源部橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室的研究團隊與康明斯發(fā)(fā)動(dòng)機公司合作成功修復(fù)了康明斯的重型發(fā)(fā)動(dòng)機缸蓋。重型康明斯氣缸蓋在道路上長(cháng)時(shí)間運行后磨損，通常這些鑄鐵部件必須用新的鑄件代替，重新鑄造一個(gè)發(fā)(fā)動(dòng)機缸蓋是昂貴且耗費時(shí)間的。橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室使用增材制造技術(shù)(shù)在受損位置沉積高性能合金，就像醫(yī)生補牙似的，為受損的部位“補”上欠缺的部分。

首先，這個(gè)受損的氣缸蓋損壞的地方很關(guān)(guān)鍵，并不是普通的部位，而是燃油噴射通道附近損壞?？得魎雇ㄟ^(guò)常規(guī)的CNC銑削作業(yè)(yè)將損壞區(qū)域加工掉，然后將工作轉(zhuǎn)交給橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室。然后，研究人員繪制需要加工部分的CAD文件，并使用G代碼對3D打印機進(jìn)行預(yù)編程，以便填充的金屬材料可以直接沉積在零件上，而不需要任何其他基板。G代碼被加載到DM3D的定向能量沉積系統(tǒng)，通過(guò)安裝在5軸CNC頭上的噴嘴將金屬粉末送入到需要修復(fù)的區(qū)域上。通過(guò)激光熔化金屬粉末逐層構(gòu)建完全致密的部分。這個(gè)過(guò)程的優(yōu)(yōu)點(diǎn)是可用于現(xiàn)有零件的基礎(chǔ)上，使該工藝適用于修補和硬面涂層。

不僅如此，橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室還修改了DM3D的設(shè)備，添加了紅外傳感器來(lái)監(jiān)控溫度，并通過(guò)加熱器在修理/重建過(guò)程中避免鑄鐵內(nèi)部應(yīng)力導(dǎo)致的開(kāi)裂。由于易于破裂，導(dǎo)致鑄鐵極難修復(fù)。橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室的研究人員在鑄鐵材料中添加了高含量的鎳合金材料來(lái)避免開(kāi)裂和提高部件的熱效率。在增材制造過(guò)程中，沉積的合金與現(xiàn)有鑄鐵結(jié)合。通過(guò)顯微鏡分析顯示出良好的附著(zhù)力，但修補部件尚未在道路上進(jìn)行測試。

Niyanth表示，項目的下一步包括測試兩種材料的粘合性和接口的機械性能。之后，該團隊將嘗試由康明斯提出的成分略微差異的合金。接下來(lái)的在役測試將是真正的測試，將通過(guò)發(fā)(fā)動(dòng)機工作狀態(tài)(tài)中的的強烈加熱/冷卻循環(huán)(huán)進(jìn)行測試。

這個(gè)有趣的研究顯示了3D打印容易被忽略的潛力：不僅可以更換零件，還可以修復(fù)甚至升級現(xiàn)有零件。

汽車(chē)行業(yè)(yè)將從這種應(yīng)用中獲益，經(jīng)(jīng)銷(xiāo)商甚至第三方維修店可以通過(guò)3D打印維修所需的零件，不僅減少了庫存的需要，而且降低了訂購零件的運輸成本和縮短了交貨時(shí)間。