干貨 | 3D打印技術(shù)在鑄造領(lǐng)域中的產(chǎn)業(yè)化應用

為推動中國制造業(yè)的發(fā)展及轉(zhuǎn)型升級,，國家推出了“中國制造2025”計劃,，而我公司十年前的長期發(fā)展規(guī)劃正好與此不謀而合,，均是通過技術(shù)創(chuàng)新與引進高端智能設(shè)備，使制造業(yè)走上創(chuàng)新型企業(yè)的道路,。

3D打印設(shè)備采用的是增材制造技術(shù),，即是采用材料“分層制造、逐層累加”的方法制造實體零件,，其綜合了計算機圖形處理,、數(shù)字化信息控制、激光技術(shù),、機電技術(shù)和材料技術(shù)等多項高技術(shù)優(yōu)勢,，可以用來改善產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)，大幅縮短研發(fā)和生產(chǎn)過程,。
在眾多3D打印技術(shù)之中,，三維印刷技術(shù)（簡稱3DP技術(shù)）具有成形速度快、成形材料價格低等特點,，且成形過程不需要支撐,，多余粉末材料去除方便，特別適合于做內(nèi)腔復雜的原型,，最適于與鑄造工藝相結(jié)合,，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應用。

2012年引入進口高效大型3D打印設(shè)備，開展3D打印技術(shù)在鑄造中的產(chǎn)業(yè)化應用研究,。設(shè)備采用3DP工藝,，主要用于鑄造砂型的直接打印成形，使傳統(tǒng)鑄造中的模具制造,、造型,、制芯、合型等4個工序全部由3D打印一個工序代替,。

3DP技術(shù)是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),，運用粉末狀等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造三維物體的技術(shù),，是信息技術(shù)與材料技術(shù),、數(shù)字制造技術(shù)的融合。其原理為：

第一步,，鋪砂器用型砂按設(shè)定的流砂量逐層鋪砂并緊實,；
第二步，打印噴頭用樹脂粘結(jié)劑將砂型的截面“印刷”在鋪好的每層砂層上,；
第三步,，“印刷”完畢后，升降平臺下降0.1-0.5mm,，鋪砂器再一次鋪砂,，打印噴頭再一次“印刷”，如此循環(huán)往復直至打印完整個砂型,。

在3DP打印技術(shù)與鑄造業(yè)相結(jié)合應用的過程中：
一方面,，由于購入的3D打印設(shè)備是從國外進口的，其設(shè)備要求采用設(shè)備制造公司提供的型砂,、樹脂,、固化劑等材料，且其3D打印設(shè)備和型砂均有專利保護,。在試運行階段,，采用設(shè)備原配的型砂、樹脂,、固化劑等材料可以打印出完美的砂型,，但其成本很高，以此現(xiàn)狀企業(yè)將是虧本銷售,，不符合企業(yè)發(fā)展需求,。

為此，技術(shù)團隊開始尋找其他可用于3DP技術(shù)的型砂,、樹脂,、固化劑等材料,，通過對型砂粒度、型砂硅含量等的對比分析,，并于國內(nèi)相關(guān)生產(chǎn)廠家合作,，最終研制出了可生產(chǎn)出合格砂型的國產(chǎn)化3D打印用鑄造型砂；通過對樹脂,、固化劑的調(diào)配與試驗,，研發(fā)出了與國產(chǎn)型砂相配合的樹脂、固化劑的加入量,。通過原材料國產(chǎn)化，使得3D打印砂型的成本降低了60%,，為公司贏得了一定的利潤空間,。

另一方面，由于受目前3DP打印技術(shù)的限制,，3D打印砂型常會發(fā)生分層的問題,。為了解決此問題，對樹脂,、固化劑的配比及后期砂型烘干方式,、溫度進行了研究，最終克服了3D打印砂型易分層的缺陷,，大大降低了鑄件的廢品率,，降低了3DP技術(shù)生產(chǎn)鑄件的質(zhì)量成本。

利用3D打印直接成型砂型（芯）

使用3DP技術(shù)生產(chǎn)鑄件,，具有以下幾個方面的優(yōu)勢：

第一,，縮短了鑄造生產(chǎn)流程
使用3DP技術(shù)打印鑄造砂型，省去了制作砂型模具的時間和費用,，大大縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期和成本,，為公司開拓新的市場搶占了先機。

第二,，提高了鑄件質(zhì)量,，提升了生產(chǎn)效率
3DP技術(shù)可以將零散的小砂型打印為一個整體，避免了手工制芯,、造型中組芯過程造成的累積誤差,，提高了砂型的尺寸精度，避免了因砂型尺寸不符造成了鑄件尺寸超差的缺陷,，且節(jié)省了部分組芯工序,。

第三，設(shè)計靈活,，節(jié)約成本,，降低了制造難度
由于3DP打印工藝是采用數(shù)字化文件傳輸入3D打印設(shè)備的方式,，故其設(shè)計方案修改靈活、及時,，且可以完成手工造型無法完成的復雜型腔結(jié)構(gòu)的打印,，降低了生產(chǎn)難度。

第四,，以人為本,，綠色鑄造，智能鑄造
3DP打印技術(shù)大幅改善了鑄造現(xiàn)場的環(huán)境,，降低了操作人員的勞動強度,。用3D打印機替代了人工制芯、造型,，節(jié)省了人力成本,，同時實現(xiàn)了鑄造業(yè)的智能生產(chǎn)、綠色生產(chǎn),。
3D打印技術(shù)在鑄造領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應用,，對中國鑄造行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級、鑄造工序智能化,，以及未來鑄造智能工廠的建設(shè)將產(chǎn)生變革性的意義,，請關(guān)注南極熊3d打印網(wǎng)。

來源：鑄造生態(tài)圈
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