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改变性能的设计

根据《重型汽车》发表的《汽车电磁主动悬架的研究现状与发展趋势》一文，主动悬架早在1954年就被GM公司的Erspiel Labrossc在悬架设计中被提出，发展到现在，主动悬架一般采用一个液动或电动的力发生器（称为作动器）来代替传统被动悬架中的弹簧与减振器，而目前用于实车上的主动悬架一般为液压式主动悬架。其主要有液压和电子控制两大系统组成。

 主动悬架的必要性

当前的悬架系统既大又沉，它们的最佳响应仅在狭窄的频率范围内发生。只能通过可变阻尼和弹簧刚度的组合来满足不断变化的路面需求。

这个主动悬架系统的开发是在FAST（全主动悬架技术）项目中进行的，这个项目由低排放车辆办公室通过利基车辆网络提供资金。在商业，教育和政府的支持下，这进一步加强了未来悬架系统的行驶方向。

FAST（全主动悬架技术）旨在使该系统成为豪华驾驶的行业标准，出色的性能特性将FAST项目所开发的控制单元与其他控制单元的性能区分开。新的设计提供了无穷的阻尼可变性，用于阿斯顿·马丁的悬架系统的设计基于Domin的专利阀门技术，涉及3D打印阀体芯，其中包含25个流体通道，通过这些流体通道的协同作用，以提供优异的控制性能。

根据3D科学谷的了解，这种控制单元内部的流道曲线特性只能通过3D打印-增材制造技术来实现，这也使其具有出色的机械性能。结合先进的电子设备以及Domin先进的加工能力，使该项目成为可能。

通过Domin的先进设计及3D打印加工能力，可以实现单位间隔的曲线特性，从而实现了悬架系统所需的机械性能。AST系统将在阻尼方面提供“无限”的可变性，具有高达0.015秒的阶跃响应，并且单元的重量低于4kg。

FAST主动悬架单元© DOMIN

实际测试将在定制的测试平台上进行，将包括复制精确的共振模式并模拟该设备在使用中所处的条件，测试重点包括对高性能特性进行测试，同时还包括确保控制单元的机械坚固性。

Domin流体动力是3D打印液压领域的积极探索者，Domin流体动力制定了新的流体动力产品“稳定”设计的战略，这个战略建立在以金属3D打印技术作为制造方式的基础上。在此基础上，Domin公司对一些多年来都没有什么明显改变的液压流体动力零部件进行了重新设计与制造。

更紧凑，高效和高性能的解决方案，Domin流体动力利用增材制造的变革性技术自由，从功能实现的角度重新设计产品，从而创建了下一代的流体动力技术。根据3D科学谷的了解这其中计算流体动力学 – CFD发挥了重要的作用。

根据3D科学谷的市场观察，CFD与增材制造（3D打印，AM）结合的时候，可以实现复杂设计的快速迭代并实现满足性能目标的验证。Domin 流体动力创建了各种CFD模型，用于对泵进行动态模拟以观察气蚀风险，并对阀进行静态模拟以突出显示流体流动效率低下的区域。正是通过CFD技术，Domin流体动力设计和开发了具有增材制造灵活性和复杂性的高性能产品。

而这一切，正在通过改变设计来成就产品的卓越性能，再结合3D打印技术，成就数字时代流体动力的新未来！

更多信息，请参考3D科学谷发布的《上篇-3D打印与液压白皮书》，《下篇-3D打印与液压白皮书》，上篇-《3D打印与新能源汽车白皮书》，下篇-《3D打印与新能源汽车白皮书》

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而3D打印正在助力突破制造极限，成就更复杂的液压零件，实现更好的性能。3D打印技术也正在成为国内在突破液压控制器零件的技术方面必须要重视的技术。

来源：Domin液压

 更复杂更高效

液压泵包括多种类型的结构，其中柱塞泵由缸体和柱塞构成，通过柱塞在缸体内作往复运动，在工作容积增大时吸油，工作容积减小时排油。

柱塞泵的径向载荷由缸体外周的大轴承所平衡，以限制缸体的倾斜利用配流盘配流传动轴只传递转矩。由于存在缸体的倾斜力矩，制造精度要求较高，否则易损坏配流盘。

径向活塞泵是由许多零件构成，并且由于它们的周期性工作而易于产生工作噪声。此外，为了驱动径向活塞泵所必需的装置在制造方面是相对昂贵的并且安装复杂。因此在这个技术领域中的重要研发难点是降低工作噪声且使产品成本尽可能低。

3D打印为制造径向活塞泵提供了一种新思路和新途径，在这方面英国的Domin公司通过3D打印制造出了轻巧、高功率密度和高扭矩的径向活塞泵。

来源：Domin液压

采用金属增材制造（AM）的革命性制造技术来优化固定容积泵的设计。Dimin制造出高效、低速（4,000 rpm）和高扭矩的容积泵。

通过结合高端设计软件，有限元分析软件和计算流体力学，Domin能够设计和制造功率密度为23 kW / kg，扭矩为40 Nm，排量为14 cc / rev的泵。。

为了设计出具有可靠寿命的高效泵，枢轴需要非常复杂的液压换向，该换向将入口和出口围绕枢轴并沿其长度方向延伸。尽管在应用开发方面，之前在径向活塞泵的开发方面进行了大量工作，但现有的制造技术却无法实现十分复杂的液压换向。金属增材制造使得Domin实现了泵的高效轻巧的换向元件。

 3D科学谷Review

Domin流体动力是3D打印液压领域的积极探索者，Domin流体动力制定了新的流体动力产品“稳定”设计的战略，这个战略建立在以金属3D打印技术作为制造方式的基础上。在此基础上，Domin公司对一些多年来都没有什么明显改变的液压流体动力零部件进行了重新设计与制造，包括直接驱动伺服液压阀。

Domin流体动力利用增材制造的变革性技术自由，从功能实现的角度重新设计产品，从而创建了下一代的流体动力技术。而这其中计算流体动力学 – CFD发挥了重要的作用。

CFD是伴随着计算机技术、数值计算技术的发展而发展的。简单地说，CFD相当于”虚拟”地在计算机做实验，用以模拟仿真实际的流体流动情况。而其基本原理则是数值求解控制流体流动的微分方程，得出流体流动的流场在连续区域上的离散分布，从而近似模拟流体流动情况。可以认为CFD是现代模拟仿真技术的一种。

在设计新产品时，工程师必须根据可以收集到的证据来验证他们的决定。在设计过程中，有一点必须决定哪个概念值得发展，无论是出于经济、性能还是美学原因。

在数字时代之前，工程师依赖于基于粗略假设的计算和工程直觉。通过耗时的反复试验可以改善计算和直觉，但是这种方法在时间和成本上存在很大的限制。

相对而言，CFD仿真以更准确，更省时和更具成本效益的方式每秒可进行数十亿次计算，从而在流体动力行业，CFD已被证明是设计工程师必不可少的工具。根据3D科学谷的市场观察，CFD与增材制造（3D打印，AM）结合的时候，可以实现复杂设计的快速迭代并实现满足性能目标的验证。

当考虑解决问题的替代解决方案时（无论是满足流量目标还是管理疲劳应力区域），当由一名工程师进行整体设计时，CFD可以很方便地为设计人员提供信息，说明哪种设计路径最适合满足规范目标。

更多关于CFD仿真在液压领域的应用，请关注3D科学谷计划发布的《3D打印与液压白皮书》版本2.0

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