未来几年将是阀门行业的高速震荡期，但阀门行业的这种高速震荡将带来巨大的机会，震荡的结果将会使市场运作更加理性。同时，高端阀门的国产化之路异常”坎坷”，基础件已经成为制约我国制造业向高端化发展的短板。而在3D科学谷看来，在高性能阀门零件的制造领域，3D打印正在打开一扇通往神奇的大门。

来源：Aidro

 更轻更好的性能

根据3D科学谷的市场研究，意大利液压元件制造商Aidro Hydraulics已运用增材制造技术，创造新一代液压解决方案。Aidro的目标是超越传统生产的极限，特别是针对类似于液压控制系统这样的复杂元件，同时实现更快的响应时间和更好的性能。

来源：Aidro

最近，Aidro通过3D打印制造了一款止回阀产品：HD3-AMES，这款产品是316L不锈钢的，产品带有塑料封装线圈可以抵抗最恶劣的腐蚀环境，接口按照ISO 4401, DIN 2434 (CETOP 03)的规格制造。

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止回阀*是指启闭件为圆形阀瓣并靠自身重量及介质压力产生动作来阻断介质倒流的一种阀门。阀瓣运动方式分为升降式和旋启式。升降式止回阀与截止阀结构类似，仅缺少带动阀瓣的阀杆。介质从进口端(下侧)流入，从出口端(上侧)流出。当进口压力大于阀瓣重量及其流动阻力之和时，阀门被开启。反之，介质倒流时阀门则关闭。旋启式止回阀有一个斜置并能绕轴旋转的阀瓣，工作原理与升降式止回阀相似。

来源：Aidro

3D打印的止回阀实现了传统制造工艺无法实现的几何形状，改进的内部腔室流道带来了更好的产品性能，轻巧的设计使得原来0.8千克重的产品减重至0.3千克。

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传统的生产方式从一块金属材料开始，通过传统制造方法加工去除外部多余部分以获得所需形状，然后钻出供液压流体流通的内部管路。想要精确地钻出这些管路非常困难，管路需要在特定点准确交汇，但在一些“盲”钻位置上，管路时常无法精确对准。此外，钻洞时需要开工艺孔并在最后加以密封，这就导致组件有可能在工艺孔的位置发生泄漏。

而利用增材制造的生产方式，通过液压阀块的内部管道经过了设计优化，内部管路中的液流得到改善，整个阀块的体积也比传统设计的阀块更小了，潜在的液体泄漏问题也得以避免。

另外，在整个加工流程下，利用传统制造方法从金属块加工到成品需要几个月（从6到12个月），然而使用3D打印技术，液压部件的打印基本上在几天内完成。如果部件需要印刷或喷涂加工，完成时间可能会增加1-2周。

液压产品的材料必须具有足够的强度和耐腐蚀性，才能安全地处理液压系统的高压力。最常见的材料是碳钢，不锈钢和铝。3D打印能够通过相同的生产流程提供更广泛的材料选择。因此，可以选择不锈钢（316L，17-4PH），铝合金（AlSi10Mg），钛合金（Ti6Al4V），高温镍基合金（IN625 或 IN718）或马氏体时效钢。

就成本而言，增材制造对于制造小批量、小体积的液压元件而言，制造成本明显更低。就原型而言，3D打印允许同时打印同一原型的不同型号。

不过在液压零件的3D打印制造过程中，除了设计与仿真能力十分关键，实现增材制造生产与传统制造工艺的衔接是另外一个重要环节。在这方面，例如乔治费歇尔集团的GF 加工方案，借助自身在传统减材制造和自动化方面的专业特长，打造了混合型生产解决方案，包括粉末床金属3D打印，以及铣削、电加工（EDM）、线切割（WEDM）、激光纹理加工等完成零件成品所需的全部工艺流程，GF 加工方案将这些技术进行集成，组建“未来工厂”，或许很快，市场上将3D打印当做一个对设计有着特殊要求的加工环节，这个环节与其他工艺的无缝融合成为“新常态”。

*参考百度百科

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可以说金属3D打印在液压件制造领域的发展，一方面受到了液压件应用企业在轻量化与性能提升方面的需求的拉动。另一方面，也得益于液压系统制造企业在产品创新方面进行的尝试与努力。近日，3D科学谷看到，在意大利液压制造商aidro hydraulics公司的推动下，3D打印液压件制造技术正在进入到农业机械行业。

根据3D科学谷的市场研究，增材制造技术对于国际上部分农业机械制造商来说并不陌生。例如，德国农业机械制造商Amazone 曾通过拓扑优化技术和voxeljet 公司的3DP 3D打印技术制造的砂模、砂芯，从而制造出某款农业机械的大型轻量化机架铸件。美国农业机械制造商约翰迪尔（JOHN DEERE）在原型制造，夹具制造以及备品备件制造中都应用了3D打印技术。3D科学谷延伸阅读：案例 l 3D打印砂模解决轻量化大型铸件快速制造的挑战

图片来源：aidro hydraulics 

意大利液压制造商aidro hydraulics公司生产的液压阀体产品被应用在农业机械、航空航天、石油钻进、汽车制造等工业领域。aidro hydraulics在2017年正式推出了金属3D打印液压阀体产品，农业机械行业也是该公司3D打印液压产品的重点应用方向。

在应用金属3D打印技术进行液压产品创新时，aidro hydraulics的增材制造团队对于如何充分利用粉末床选择性激光熔化金属3D打印技术对农业机械中用到的液压歧管进行优化做了新的思考。

aidro hydraulics 为农业机械客户制造的3D打印液压阀块，打印设备为EOS M 290

图片来源：aidro hydraulics 

最终，他们设计出与上一代传统农机液压歧管具有完全相同功能的产品。该产品可以控制带有两个电磁阀和两个先导式止回阀的双作用气缸。

左图为传统液压歧管，右图为3D打印的液压歧管，图片来源：aidro hydraulics 

aidro hydraulics公司表示，与传统液压歧管相比，3D打印液压歧管的重量减轻了75％，尺寸减少了50%。

农机3D打印液压歧管的测试结果如下：

在压力测试中运行良好；

拉伸强度、延伸率、冲击韧性和硬度等力学性能均优于传统歧管；

材料的密度是99.7％；

3D打印液压歧管的内部通道的圆形弯曲形状与传统歧管中通过交叉钻孔加工方式而形成的尖锐弯角相比，能够减少湍流现象，这使得3D打印液压歧管性能可与传统歧管相媲美，甚至超越传统产品。

这些3D打印的液压歧管打印材料为铸造铝合金材料 AlSi10Mg，该材料具有良好的强度和热性能，并且重量轻。这类合金材料通常用于薄壁和复杂几何形状零件的制造。

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公开资料显示，我国液压市场规模居全球第一，下游主要为工程机械和农机机械。从液压元件的下游应用需求占比来看，工程机械液压件占到液压件总额近42.5%，农机约占21.28%。在2012年时，我国农机总产值就已达到3382.40亿元，超越欧盟和美国，成为全球第一农机制造大国。

农业机械本身形态多样，结构复杂，工作条件恶劣。农机对液压元件有许多特殊要求，如可靠性高。农机对液压技术的需求主要包括节能技术、静液压驱动技术和无泄漏技术等。可应用液压件的农业机械涵盖大功率拖拉机及其作业机具、装载机、清淤机、平地机等基本建设机械，大型植保机械、高产作物栽培和收获机械、农业机器人、牧业机械等众多产品类型。

值得注意的是，由于我国农民购买力低，限制了液压技术在农业机械上的应用。采用液压技术的农机档次提高了，价格也随之提高。为满足国内市场需求，主机厂不得不以降低配置、改变配置来换取市场占有率。

而随着我国新型城镇化的推进，未来我国农机补贴有望长期延续。这样利好的大环境下，有利于推动农民对于更为先进的农业机械的需求，也有利于我国农机行业继续对液压行业起到拉动作用。同时，这对推动增材制造技术走进农机液压件制造领域起到了积极作用。

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