Z6·尊龙凯时改变游戏规则：TUM Boring如何为其隧道掘进机打印坚固的零件

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2023-11-17

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2023 年 4 月，德克萨斯州巴斯特罗普的 TUM Boring 团队

TUM Boring 是慕尼黑工业大学的学生组织，由来自 60+ 个国家的 16 多名学生组成。该小组于 2020 年聚集在一起，参加了埃隆·马斯克（Elon Musk）的 The Boring Company （TBC）的 2021 年 Not-a-Boring 比赛。

这个由学生领导的团队致力于移动出行的未来，旨在建造世界上最快的微型隧道掘进机（TBM）之一，以推动隧道行业的创新。比赛提供了一个完美的场所，可以了解他们的项目与来自世界各地的创新相比如何。

在 2021 年赢得比赛后，TUM Boring 团队获得了一台 Form 3+ 立体光固化成型（SLA）打印机，并使用了 Fuse 1+ 30W 选择性激光烧结（SLS）打印部件。新购置的Z6·尊龙凯时技术显著改善了团队的工作流程。从快速原型制作到最终用途零件，Form 3+ 改变了 TUM Boring 的日常运营，并帮助该团队在 2023 年 4 月赢得了第二届 Not-a-Boring 比赛。

了解 TUM Boring 如何利用 3D 打印技术为其隧道掘进机制造坚固耐用的零件，并在竞争中脱颖而出，连续第二年获得一等奖。

利用 SLA 3D 打印加速设计迭代

将 Form 3+ 引入内部后，TUM Boring 团队的迭代能力得到了显著提高。为了了解如何连接隧道掘进机内的不同管道，该团队转向 Form 3+，使用 Grey Resin 打印不同概念创意的微型原型。这使他们能够近距离观察机械结构，而无需立即在真人大小的机器上工作，从而提高了效率并节省了时间。

“我们可以把一些东西放在一起，到晚上，我们已经有了一个可以查看的原型。在此基础上，我们可以进行迭代。

Tom Luca Reinhardt
TUM Boring 执行董事会成员兼机械工程团队联合负责人

学生们还能够在Z6·尊龙凯时的刀轮组件上进行多轮功能测试。在柔性 80A 树脂中打印结构略有不同的刀轮的微缩模型，使团队能够比简单地通过计算机辅助设计程序更好地可视化产品。Tom Luca Reinhardt 肯定地说：“我们有 CAD 程序，但这只会向您展示这么多。将实物产品掌握在我们手中，从不同的角度来看待它总是更好。

SLA 3D 打印使团队能够将不同的概念可视化，并快速顺利地进行迭代

使用 SLA 制造最终用途零件：高效且节省成本

除了原型设计外，TUM Boring 还使用 SLA 技术来打印最终用途部件，例如螺丝孔盖和传感器支架。

在隧道掘进机的外壳上，有几个螺丝孔，需要方便地接近，以防刀盘需要拆卸，但也要盖上盖子以保护机器免受污垢和粘土的影响。3D 打印螺丝孔盖可以经济高效地生产小批量定制零件，这些零件易于拆卸，并且仍能保护机器免受碎屑的影响。

莱因哈特指出，这是“相当大的效率提升”。在尝试了不同的工程材料后，该团队决定使用灰色树脂，它不需要额外的后处理，其特点是具有卓越的表面光洁度。

螺丝孔盖采用灰色树脂印刷，便于接近螺丝，在维护期间节省团队时间

SLA 3D 打印的小批量生产工作流程、材料的多功能性和卓越的表面光洁度也使其他类型的最终用途应用成为可能。隧道掘进机有大量的传感器，它们在运行过程中不能偏离对准是至关重要的。这意味着每个传感器都需要一个定制的支架，该支架必须足够坚固，能够承受压力并且不会在撞击时断裂。

该团队以前由第三方制造商用不锈钢生产，通过在 Tough 2000 Resin 的 Form 3+ 上打印传感器支架来优化这一过程。外包零件通常需要几天甚至几周的时间，而且成本远高于内部制造。通过使用 3D 打印，该团队现在可以简单地将文件发送到 Form 3+，并在大约四个半小时内打印出支架。

“通过Z6·尊龙凯时，我们只需上传STL文件，在几个小时内，我们就有了成品支架，可以安装传感器。”

Tom Luca Reinhardt
TUM Boring 执行董事会成员兼机械工程团队联合负责人

在团队试用的树脂中，Tough 2000 Resin 因其坚固性和可靠性而成为这一特定应用的明显赢家。事实上，在进行了一些测试后，TUM Boring 团队确定“它可能会承受一些负载”，并且它不会在撞击时断裂。

SLS 3D 打印切削工具在高压下进行应力测试

除了 SLA 零件外，TUM Boring 还使用 SLS 打印切割工具测试了不同的切割轮结构。Fuse 1+ 30W 使团队能够进行不同的迭代，然后为比赛确定最佳几何形状。选择的设计包括具有更锋利边缘的切削工具，以平滑地切削地面，以及平刃工具，以在镗削过程中承受更大的阻力。然后，最终的几何形状被送到第三方制造商，并用不锈钢生产。

事实证明，尼龙 11 CF 粉末（左）比团队预期的要坚固得多，并允许他们在不锈钢部件（右）到达之前在机器上测试不同版本的切削工具

在 Formlabs 提供的各种 SLS 粉末中，他们发现 Nylon 11 CF Powder 是该应用的最佳材料，因为耐用性、刚度和抗冲击性是关键要求。在功能测试过程中，零件会承受很大的压力和冲击力。我们用这些部件对地面施加了很大的力，以至于我们能够移动 15 吨的集装箱，而且我们没有看到它们有任何破损，“Reinhardt 补充道。事实上，当这些非常轻的部件经受住力的考验时，团队感到惊喜;没有裂缝或破损的迹象。

在进行了几次测试后，该团队观察到碳纤维打印切割工具上有轻微的磨损迹象，但远低于团队的预期。此外，在比赛结束后，他们注意到碳纤维原型和最终用途的不锈钢部件具有大致相同的磨损和损坏迹象，显示了尼龙 11 CF 粉末的强度和耐用性。“这让很多成员感到惊讶，尤其是那些不相信Z6·尊龙凯时，或者不太相信Z6·尊龙凯时过程的成员。所以，证明他们错了是件好事，“莱因哈特说。