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

李克強(qiáng)總理形容3D打印用于鑄造業(yè)帶來(lái)的變化，說(shuō)：“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(guò)程,，層層疊加，獲得最終打印出來(lái)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(gè)應(yīng)用：打印PMMA,。關(guān)于這兩處應(yīng)用在鑄造業(yè)的詳細(xì)介紹,，請(qǐng)參考3D科學(xué)谷發(fā)布的想快速完成試制？－德國(guó)和日本鑄造業(yè)的經(jīng)典案例,。

當(dāng)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(lái)有哪些新的材料進(jìn)入這一領(lǐng)域,？值得關(guān)注與期待。

代表性企業(yè)：

德國(guó)Voxeljet

德國(guó)Voxeljet公司成立于1999,。該公司還通過(guò)麻省理工學(xué)院的非獨(dú)家專利許可生產(chǎn)三維噴墨打印機(jī),。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(tái)上升到2015年的25臺(tái),。其設(shè)備的售價(jià)在12萬(wàn)到160萬(wàn)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(chē)工業(yè)、藝術(shù)家,、建筑師,，提供原型服務(wù)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)服務(wù)。

美國(guó)Exone

工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)制造商ExOne主要服務(wù)于航空航天,、汽車(chē),、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(jià)值的制造型復(fù)合砂模具。2015年還將推出其有史以來(lái)最大的3D打印系統(tǒng)——Exerial,。該Exerial系統(tǒng)能夠使客戶進(jìn)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(guó)峰華卓立

在國(guó)內(nèi)3D砂模打印的技術(shù)被稱為PCM技術(shù)，來(lái)源于1997年在清華大學(xué)激光成型中心進(jìn)行的研發(fā)及工藝實(shí)踐,，2002年佛山市科技局把該項(xiàng)目引入并落戶佛山市,。峰華卓立設(shè)備特點(diǎn)是無(wú)模鑄型快速制造，柔性,、準(zhǔn)確地一體化制造,，可制造金屬模具毛坯，設(shè)備運(yùn)行成本低,，自動(dòng)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(qiáng)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(qiáng)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(dāng)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(diǎn)在于選材較為廣泛,，如尼龍,、蠟、ABS,、樹(shù)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(duì)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(guó)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(kāi)發(fā)和服務(wù)在內(nèi)的模塊化解決方案組合,。除了被市場(chǎng)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(chǎng)上處于領(lǐng)先地位。

中國(guó) 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(guó)內(nèi)首臺(tái)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(lái)自美國(guó)的3D打印行業(yè)巨頭達(dá)成合資協(xié)議，并且在2014年啟動(dòng)上海合資公司計(jì)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(jí)3D打印科技的研發(fā),，生產(chǎn)以及銷售的業(yè)務(wù)。

中國(guó)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(guó)內(nèi)市場(chǎng)的同時(shí),，也成功銷往美國(guó)、瑞典,、意大利等海外市場(chǎng),。

中國(guó)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(tái)，注冊(cè)資本6000萬(wàn)元人民幣,；由華中科技大學(xué)產(chǎn)業(yè)集團(tuán),、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(tuán)隊(duì)等聯(lián)合發(fā)起設(shè)立的高新技術(shù)企業(yè),。

中國(guó)AFS 隆源自動(dòng)成型

北京隆源自動(dòng)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(guó)最早開(kāi)發(fā)選區(qū)粉末燒結(jié)激光快速成型機(jī)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(chē)摩托車(chē),、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(guó)

武漢濱湖機(jī)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(guó)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(lái)，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(shù)脂固化技術(shù)

液態(tài)光敏樹(shù)脂通過(guò)（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(shù)脂固化技術(shù)用于鑄造業(yè)主要是用來(lái)做熔模，另外還可以替代砂模壓鑄時(shí)用到的木模,。另外,，3D科學(xué)谷認(rèn)為光敏樹(shù)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(shù)脂固化技術(shù)的結(jié)合,，未來(lái)這一技術(shù)將給鑄造業(yè)帶來(lái)哪些新的應(yīng)用,，值得關(guān)注與期待。

代表性企業(yè)：

美國(guó)3D Systems

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

中國(guó)UnionTec聯(lián)泰三維

從2000年起,，聯(lián)泰科技從事工業(yè)級(jí)3D打印技術(shù)研發(fā)應(yīng)用已有十幾年的歷史，是國(guó)內(nèi)最早從事3D打印機(jī)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(shù)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(jì)到生產(chǎn)的時(shí)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(shí)產(chǎn)權(quán)專利。

中國(guó)PrismaLab普利生機(jī)電

上海普利生機(jī)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(jī)銳打400,，由普利生機(jī)電有限公司自主研發(fā)，擁有自主知識(shí)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(kāi)發(fā)而成,，獨(dú)有的MFP技術(shù)已經(jīng)申請(qǐng)專利。

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

另外，除了光敏樹(shù)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(jiàn)3D科學(xué)谷發(fā)布的桌面3D打印機(jī)助力西門(mén)子金屬部件制造。

3D科學(xué)谷認(rèn)為在產(chǎn)業(yè)化方面,，光敏樹(shù)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(yàn),，圍繞著個(gè)性化規(guī)模生產(chǎn),，光敏樹(shù)脂固化技術(shù)勢(shì)必從用于手扳設(shè)計(jì)驗(yàn)證的原型應(yīng)用走向增材制造應(yīng)用領(lǐng)域。

機(jī)遇與風(fēng)險(xiǎn)共存,，對(duì)于設(shè)備廠商和材料供應(yīng)商來(lái)說(shuō),，更精、更快成為能夠在光敏樹(shù)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(jìng)爭(zhēng)的激烈也給上游企業(yè)帶來(lái)很大的壓力,，對(duì)于在中國(guó)從事光敏樹(shù)脂固化技術(shù)開(kāi)發(fā)和服務(wù)的企業(yè)來(lái)說(shuō),，如何布局產(chǎn)業(yè)鏈、如何進(jìn)行品牌戰(zhàn)略層面的競(jìng)爭(zhēng),，這些將更加挑戰(zhàn)經(jīng)營(yíng)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(jì)者透過(guò)數(shù)碼設(shè)計(jì)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(jiān)硬的假牙應(yīng)用于患者身上,。

代表性企業(yè)：

美國(guó)3D Systems

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

美國(guó)SolidScape

美國(guó)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(xì)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(lái)的多材料打印的材料工藝解決方案應(yīng)用空間,。而當(dāng)砂�,；蛘呷勰４蛴〉某叽缡艿酱蛴∠拗茣r(shí)，還可以采用LOM層壓3D打印技術(shù)來(lái)打印用于替代木模,，在這一點(diǎn),，國(guó)際上的汽車(chē)廠商就曾通過(guò)LOM層壓3D打印技術(shù)來(lái)打印大型曲軸的“木模”,。

中國(guó)的鑄造業(yè)正在面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)的壓力,，中鑄協(xié)預(yù)測(cè)到2020年鑄造企業(yè)將減少至1.5萬(wàn)家以內(nèi)，鑄件總產(chǎn)量達(dá)到5500萬(wàn)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(huì)達(dá)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(guó)的鑄造綜合能耗將比2015年下降10％,，廢砂利用率進(jìn)一步提高，年鑄造廢砂再生量達(dá)到300萬(wàn)噸以上,。

而3D打印在其中將發(fā)揮其獨(dú)特的作用,。

轉(zhuǎn)自：3D科學(xué)谷