砂型3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)砂型鑄造對比,，維捷Voxeljet助力生產(chǎn)優(yōu)化

砂型鑄造是眾多金屬鑄造方法中最傳統(tǒng)的一種，現(xiàn)在不可避免地迎來了高度工業(yè)化和全球化需求的挑戰(zhàn),。在縮短交貨時間和減少材料消耗的同時,，如何生產(chǎn)出形狀更加復(fù)雜，數(shù)量更龐大的產(chǎn)品將成為競爭勝出的關(guān)鍵因素,。

砂型鑄造也是大型鑄件批量生產(chǎn)的首選解決方案之一,，例如風力渦輪機和現(xiàn)代基礎(chǔ)設(shè)施所需的鑄件。同時也適用于汽車,、航空航天甚至藝術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域,。在數(shù)字化時代，世界不是二元的,，總有反思和創(chuàng)新的機會,，這正是砂型鑄造存在的價值。維捷voxeljet專注于將傳統(tǒng)鑄造工藝與靈活高效的3D砂型打印技術(shù)相融合,，持續(xù)優(yōu)化和提高生產(chǎn)供應(yīng)環(huán)節(jié),。

該技術(shù)最初是為原型設(shè)計和小批量生產(chǎn)而開發(fā)的，如今已經(jīng)成熟,，能為大批量生產(chǎn)提供經(jīng)濟的解決方案,。本期內(nèi)容,，我們帶您深入了解3D打印砂型鑄造,。通過這些內(nèi)容,，您可以了解有關(guān)維捷voxeljet粘結(jié)劑噴射技術(shù)的全面概述，各種可用材料,，以及和直接金屬激光燒結(jié)等其他增材制造技術(shù)的差異,，探索鑄造廠如何通過采用粘結(jié)劑噴射技術(shù)來簡化工作流程，節(jié)省高達75％的成本和交貨時間,，還有砂型鑄造技術(shù)和粘結(jié)劑噴射技術(shù)的未來發(fā)展趨勢,。

傳統(tǒng)砂型鑄造

砂型鑄造是一種金屬成型工藝，先要從木材,、塑料,、金屬磨銑或雕刻的三維圖案中形成一個模具。

典型的模型套件由三部分組成:

●模型的下半部分(也稱為底板),。

●模型的頂部部分(頂模),。

●砂芯（放在底板和頂模之間，以在所需的金屬零件內(nèi)形成空腔,。例如,，用于冷卻發(fā)動機缸蓋的水套芯）。

在鑄造前,，在澆注金屬的模具中設(shè)計了一個澆口系統(tǒng),，引導(dǎo)金屬液進入模具內(nèi)的空腔。金屬液凝固后,，破殼清砂,，取出冷卻后的鑄件。如果有必要的話,，可以對其進行再加工,，以適應(yīng)最終的應(yīng)用。

模具制造的挑戰(zhàn)

在上述所有工藝步驟中,，模具制造和澆注系統(tǒng)的設(shè)計是成本最高,、耗時最長的階段，特別是對于幾何形狀復(fù)雜的零件,。此外,，這些模具還需要在特殊環(huán)境中小心存儲，以便將來使用,，這也增加了鑄造廠的整體存儲和運營成本,。

隨著復(fù)雜的零件需求的日益增加，設(shè)計建模過程的成本愈發(fā)高昂,。因此,，模具生產(chǎn)成為鑄造項目中的一個主要成本因素，使得備件和樣品生產(chǎn)很難控制成本。

除了高昂的成本外,，時間因素也起著關(guān)鍵作用,。根據(jù)其幾何形狀的不同，傳統(tǒng)模具制造周期通常至少需要6-8周,，而到成品鑄件完成并交付給客戶可能需要10-12周,。

鑒于這些事實，現(xiàn)在是引入3D打印砂型鑄造技術(shù)的時候了,。這項技術(shù)可以很好地解決這些挑戰(zhàn),，并為快速且經(jīng)濟高效地生產(chǎn)復(fù)雜鑄件鋪平道路。

3D打印砂型模具和砂芯

維捷Voxeljet 3D砂型打印技術(shù)無論是用于原型,、備件還是中小批量生產(chǎn),，都可以快速、精確且經(jīng)濟地制造出模具,。設(shè)計的速度和自由度是增材制造技術(shù)的核心,。許多設(shè)備制造商很快意識到了3D打印的時間和成本優(yōu)勢，其中就包括寶馬(BMW)和戴姆勒(Daimler),。早在2002年,，這兩家公司就投資了名為粘結(jié)劑噴射技術(shù)的新型3D打印技術(shù)，當時該技術(shù)的商業(yè)化時間只有三年,。

3D砂型打印無需傳統(tǒng)砂型制造所需的硬模型,，從而實現(xiàn)了復(fù)雜鑄件的快速生產(chǎn)。它還允許實現(xiàn)以前難以想象的設(shè)計,，包括非均勻的分模線,、優(yōu)化澆口和澆注系統(tǒng)設(shè)計、集成砂型,、隨形排氣口以及局部減重,，通常這些是傳統(tǒng)模具制造工藝無法實現(xiàn)的。

△VX4000建構(gòu)體積

CAD數(shù)據(jù)是3D打印的基礎(chǔ),，這個模型CAD數(shù)據(jù)被上傳到3D打印設(shè)備,，一個軟件將模型切成薄層，每層代表模型的一個橫截面,。然后,，打印程序開始。成型箱的底板可升降,，一開始成型箱底板被完全抬高,，鋪砂器開始將適當?shù)念w粒材料（砂子）薄薄地涂在成型箱底板上。砂子打印的標準層厚度為300微米,。接下來,，一個高清打印頭（200dpi）按照設(shè)計要求,，在成型箱底板的砂子上打出上傳模型的橫截面的區(qū)域。同時,，未被打印的材料保持松散,。在每一層之后，成型箱底板按設(shè)定的層厚下降,。鋪砂器再鋪上一層顆粒材料,，而這層材料又有選擇地與前一層粘合在一起,。這個過程一直持續(xù)到物體達到所需高度或成型箱被填滿,。打印結(jié)束后，未被打印的材料被吸走,，打印件被取出,。最后，還可以根據(jù)要求對打印的部件進行精加工,。

所有使用的材料都是常見的鑄造材料,，傳統(tǒng)砂型鑄造中也會用到這些材料。這些材料包括顆粒大小為140-250微米的各種硅砂,，如用于制芯的特殊砂以及各種粘合劑,，包括呋喃和苯酚樹脂以及無機粘合劑。

△呋喃直接粘結(jié)(FDB)材料規(guī)格

△酚醛-直接粘結(jié)(PDB)材料規(guī)格

對于砂型打印,，維捷voxeljet提供了三個具有不同構(gòu)建體積的3D打印機:

●VX1000 (1000x600x500mm)

●VX2000 (2000x1000x1000mm)

●VX4000 (4000x2000x1000mm)

這些系統(tǒng)適用于需要打印大型砂�,；蚺�量砂模和型芯的客戶��