一張圖看懂3D打印的各種技術(shù)在鑄造業(yè)對應(yīng)哪些應(yīng)用

李克強總理形容3D打印用于鑄造業(yè)帶來的變化,，說：“剛才我們看的是‘傻大黑粗’,，現(xiàn)在已是‘窈窕淑女’了”,，那么,，3D打印在鑄造業(yè)到底有哪些神奇作用,？且看下面這張圖,。

3DP粘接劑噴射3D打印技術(shù)

3DP粘接劑噴射3D打印技術(shù)中的3DP顧名思義就是3D printing, 也就是現(xiàn)今3D打印技術(shù)的起源技術(shù),。3DP工作原理是，先鋪一層粉末,，然后使用噴嘴將粘合劑噴在需要成型的區(qū)域,，讓材料粉末粘接，形成零件截面,，然后不斷重復(fù)鋪粉,、噴涂、粘接的過程,，層層疊加,，獲得最終打印出來的零件。

3DP技術(shù)用于鑄造業(yè)上,，3D科學(xué)谷要提醒谷友的是我們最容易想到的是打印砂模,，而忽略另外一個應(yīng)用：打印PMMA。關(guān)于這兩處應(yīng)用在鑄造業(yè)的詳細介紹,，請參考3D科學(xué)谷發(fā)布的想快速完成試制,？－德國和日本鑄造業(yè)的經(jīng)典案例。

當然,，3DP技術(shù)技術(shù)的打印材料范圍也在不斷發(fā)展,，除了砂模和PMMA，未來有哪些新的材料進入這一領(lǐng)域,？值得關(guān)注與期待,。

代表性企業(yè)：

德國Voxeljet

德國Voxeljet公司成立于1999。該公司還通過麻省理工學(xué)院的非獨家專利許可生產(chǎn)三維噴墨打印機,。Voxeljet于2013年十月在紐約證券交易所上市,。Voxeljet設(shè)備的銷售額從2014年的19臺上升到2015年的25臺。其設(shè)備的售價在12萬到160萬歐元之間,。Voxeljet主要應(yīng)用領(lǐng)域是航空航天工業(yè),，另外還為鑄造廠、汽車工業(yè),、藝術(shù)家,、建筑師,，提供原型服務(wù)和產(chǎn)品開發(fā)服務(wù)。

美國Exone

工業(yè)級3D打印機制造商ExOne主要服務(wù)于航空航天,、汽車,、重型設(shè)備、能源等領(lǐng)域,，其應(yīng)用領(lǐng)域主要是小批量,、高價值的制造型復(fù)合砂模具。2015年還將推出其有史以來最大的3D打印系統(tǒng)——Exerial,。該Exerial系統(tǒng)能夠使客戶進行工業(yè)化的批量生產(chǎn),，超越了該公司目前可用于快速制造和小批量生產(chǎn)的其它系統(tǒng)。

中國峰華卓立

在國內(nèi)3D砂模打印的技術(shù)被稱為PCM技術(shù),，來源于1997年在清華大學(xué)激光成型中心進行的研發(fā)及工藝實踐,，2002年佛山市科技局把該項目引入并落戶佛山市。峰華卓立設(shè)備特點是無模鑄型快速制造,，柔性,、準確地一體化制造，可制造金屬模具毛坯,，設(shè)備運行成本低,，自動化程度高。

///SLS選擇性激光燒結(jié)技術(shù)

SLS工藝是利用粉末狀材料成形的,。將材料粉末鋪灑在已成形零件的上表面,，并刮平；用高強度的CO2激光器在剛鋪的新層上掃描出零件截面,；材料粉末在高強度的激光照射下被燒結(jié)在一起,，得到零件的截面，并與下面已成形的部分粘接,；當一層截面燒結(jié)完后,，鋪上新的一層材料粉末，選擇地?zé)�結(jié)下層截面,。 SLS工藝最大的優(yōu)點在于選材較為廣泛,，如尼龍、蠟,、ABS,、樹脂裹覆砂（覆膜砂）、聚碳酸脂（poly carbonates）,、金屬和陶瓷粉末等都可以作為燒結(jié)對象,。

SLS技術(shù)在鑄造行業(yè)上的用途包括燒結(jié)覆膜砂，替代砂模鑄造,。燒結(jié)塑料材料,，用于熔模鑄造,。

代表性企業(yè)：

德國EOS

EOS成立于1989年，是世界著名的快速成形設(shè)備制造商,。EOS提供包括系統(tǒng),、軟件、材料以及材料開發(fā)和服務(wù)在內(nèi)的模塊化解決方案組合,。除了被市場熟知的SLM選擇性激光熔化技術(shù),，其塑料和金屬的選擇性激光燒結(jié)技術(shù)（SLS）在市場上處于領(lǐng)先地位。

中國 TPM 盈普

中山盈普光電設(shè)備有限公司成立于2004年,，于2007年打造出國內(nèi)首臺直接制造尼龍塑膠零件的激光燒結(jié)成型3D打印系統(tǒng)。2013年,，盈普與來自美國的3D打印行業(yè)巨頭達成合資協(xié)議,，并且在2014年啟動上海合資公司計劃，從事以激光燒結(jié)高分子材料及金屬材料成型為核心工藝的工業(yè)級3D打印科技的研發(fā),，生產(chǎn)以及銷售的業(yè)務(wù),。

中國Farsoon 華曙高科

華曙高科不但具有選擇性激光燒結(jié)（SLS）設(shè)備制造能力，還具備材料生產(chǎn)技術(shù),華曙高科的SLS尼龍粉末材料在供應(yīng)國內(nèi)市場的同時,，也成功銷往美國,、瑞典、意大利等海外市場,。

中國Huake 3D 華科三維

武漢華科三維科技有限公司是華中地區(qū)投資規(guī)模最大的專業(yè)3D打印裝備研發(fā)制造平臺,，注冊資本6000萬元人民幣；由華中科技大學(xué)產(chǎn)業(yè)集團,、華中數(shù)控,、華工投資、合旭控股及華中科大快速成型技術(shù)團隊等聯(lián)合發(fā)起設(shè)立的高新技術(shù)企業(yè),。

中國AFS 隆源自動成型

北京隆源自動成型系統(tǒng)有限公司成立于1994年,，為三帝打印科技有限公司(3DP Technology, Inc.)控股子公司。隆源是中國最早開發(fā)選區(qū)粉末燒結(jié)激光快速成型機的企業(yè),，目前設(shè)備的技術(shù)范圍包括SLS,SLM以及LENS技術(shù),。隆源成型加工服務(wù)中心已為航空航天、汽車摩托車,、泵業(yè)閥體等行業(yè)快速制造了大批量的異形復(fù)雜制件,。

Binhurp 武漢濱湖 ／ 中國

武漢濱湖機電技術(shù)產(chǎn)業(yè)有限公司以華中科技大學(xué)快速制造中心為技術(shù)依托，是國內(nèi)最早從事3D打印技術(shù)自主研發(fā)的單位之一,。自1991年以來,，公司先后研發(fā)制造出SLS、SLM等不同成型原理的3D打印設(shè)備,。

///光敏樹脂固化技術(shù)

液態(tài)光敏樹脂通過（激光頭或者投影,，以及化學(xué)方式）發(fā)生固化反應(yīng),，凝固成產(chǎn)品的形狀。與SLA (Stereolithography Apparatus) 光固化快速成形技術(shù)類似的還有：DLP(Digital Light Processing)數(shù)字光處理,，CLIP 連續(xù)液界面生產(chǎn)技術(shù),。

光敏樹脂固化技術(shù)用于鑄造業(yè)主要是用來做熔模，另外還可以替代砂模壓鑄時用到的木模,。另外,，3D科學(xué)谷認為光敏樹脂固化技術(shù)本身在飛速發(fā)展，包括陶瓷,、碳纖維等材料技術(shù)與樹脂固化技術(shù)的結(jié)合,，未來這一技術(shù)將給鑄造業(yè)帶來哪些新的應(yīng)用，值得關(guān)注與期待,。

代表性企業(yè)：

美國3D Systems

1988年美國3D Systems公司根據(jù)該專利制作并商業(yè)化了世界上第一臺快速成型機SLA250,。自此，基于SLA成型技術(shù)的3D打印機走進大眾的視線,。3D Systems基于SLA成型技術(shù)的3D打印機ProX 800適用于多個領(lǐng)域的應(yīng)用,。

中國UnionTec聯(lián)泰三維

從2000年起，聯(lián)泰科技從事工業(yè)級3D打印技術(shù)研發(fā)應(yīng)用已有十幾年的歷史,，是國內(nèi)最早從事3D打印機SLA激光快速成型技術(shù)研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè),。在熔模鑄造領(lǐng)域，聯(lián)泰三維打印的具有特殊中空結(jié)構(gòu)的光敏樹脂原型樣件,，用于金屬產(chǎn)品的快速鑄造,，大大減少了從設(shè)計到生產(chǎn)的時間。聯(lián)泰三維的光固化快速成型3D打印閉環(huán)控制系統(tǒng)及方法擁有自主知識產(chǎn)權(quán)專利,。

中國PrismaLab普利生機電

上海普利生機電科技使用 LCD 光學(xué)器件,，其立體光固化成型技術(shù)（SLA）的3D打印機銳打400，由普利生機電有限公司自主研發(fā),，擁有自主知識產(chǎn)權(quán),。銳打400基于普利生在曝光設(shè)備和感光化學(xué)技術(shù)研究領(lǐng)域多年的技術(shù)積累開發(fā)而成，獨有的MFP技術(shù)已經(jīng)申請專利,。

除此之外,，光敏樹脂固化技術(shù)還包括EnvisionTec (在中國通過瑞士大昌洋行提供銷售和服務(wù)），Carbon 3D, Formlab, 以及中國的智壘電子科技,，珠海西通電子,，中山東方博達電子等等。

另外,，除了光敏樹脂,，F(xiàn)DM熔融擠出式3D打印技術(shù)亦可用于熔模鑄造，詳見3D科學(xué)谷發(fā)布的桌面3D打印機助力西門子金屬部件制造。

3D科學(xué)谷認為在產(chǎn)業(yè)化方面,，光敏樹脂固化技術(shù)用于飾品,、牙科領(lǐng)域的熔模鑄造應(yīng)用正在改變這些行業(yè)的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈，并誕生新的用戶體驗,，圍繞著個性化規(guī)模生產(chǎn),，光敏樹脂固化技術(shù)勢必從用于手扳設(shè)計驗證的原型應(yīng)用走向增材制造應(yīng)用領(lǐng)域。

機遇與風(fēng)險共存,，對于設(shè)備廠商和材料供應(yīng)商來說,，更精、更快成為能夠在光敏樹脂固化技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)一席之地的關(guān)鍵詞,，而技術(shù)競爭的激烈也給上游企業(yè)帶來很大的壓力,，對于在中國從事光敏樹脂固化技術(shù)開發(fā)和服務(wù)的企業(yè)來說，如何布局產(chǎn)業(yè)鏈,、如何進行品牌戰(zhàn)略層面的競爭,，這些將更加挑戰(zhàn)經(jīng)營者的智慧。

///蠟?zāi)よT造技術(shù)

蠟?zāi)?D打印已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于我們的生活,，例如：飾品設(shè)計者透過數(shù)碼設(shè)計工具，直接將3D飾品打印成為蠟?zāi)�,，或是牙科醫(yī)師制作假牙,、牙模、齒模等,，也大量的應(yīng)用蠟?zāi)５募夹g(shù),，取代傳統(tǒng)石膏模，制造出更為堅硬的假牙應(yīng)用于患者身上,。

代表性企業(yè)：

美國3D Systems

3D Systems用于蠟?zāi)４蛴〉闹饕獧C型是ProJet® 3510系列,。

美國SolidScape

美國SolidScape公司是Stratasys旗下公司，成立于1994年,，其打印的蠟?zāi)Ｊ抢硐氲拿撓炶T造和模具制作的原型,，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)產(chǎn)品、骨科,、牙科,、假肢、珠寶,、玩具等領(lǐng)域,。


Review

除了上述詳細介紹的3D打印技術(shù)及企業(yè)外，3D打印還用于鑄造領(lǐng)域金屬模的打印,，而LENS近凈型成型技術(shù)不斷突破打印尺寸限制,，還帶來的多材料打印的材料工藝解決方案應(yīng)用空間。而當砂模或者熔模打印的尺寸受到打印限制時,，還可以采用LOM層壓3D打印技術(shù)來打印用于替代木模,，在這一點，國際上的汽車廠商就曾通過LOM層壓3D打印技術(shù)來打印大型曲軸的“木�,！�,。

中國的鑄造業(yè)正在面臨轉(zhuǎn)型升級的壓力，中鑄協(xié)預(yù)測到2020年鑄造企業(yè)將減少至1.5萬家以內(nèi),，鑄件總產(chǎn)量達到5500萬噸,，鑄件產(chǎn)值約7000億元的規(guī)模。占企業(yè)總數(shù)量30％的鑄造企業(yè)（約4500家）的鑄件產(chǎn)量將會達到鑄件總產(chǎn)量的80％以上,。球墨鑄鐵（包含蠕墨鑄鐵）占鑄鐵產(chǎn)量的比例將由2014年的37％提高到42％左右,，鋁、鎂等輕合金的鑄件產(chǎn)量將由13％提高至20％左右,。到2020年,，我國的鑄造綜合能耗將比2015年下降10％，廢砂利用率進一步提高,，年鑄造廢砂再生量達到300萬噸以上,。

而3D打印在其中將發(fā)揮其獨特的作用。

轉(zhuǎn)自：3D科學(xué)谷