3D打印技術(shù)在鑄造中的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用 變革未來(lái)

為推動(dòng)中國(guó)制造業(yè)的發(fā)展及轉(zhuǎn)型升級(jí),，國(guó)家推出了“中國(guó)制造2025”計(jì)劃,，而我公司10年前的長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃正好與此不謀而合,，均是通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新與引進(jìn)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),，即是采用材料逐漸累加的方法制造實(shí)體零件,，其綜合了計(jì)算機(jī)圖形處理、數(shù)字化信息控制,、激光技術(shù),、機(jī)電技術(shù)和材料技術(shù)等多項(xiàng)高技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可以用來(lái)改善產(chǎn)品制造環(huán)節(jié),，大幅縮短研發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程,。在眾多3D打印技術(shù)之中，三維印刷技術(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)3DP技術(shù)）具有成形速度快,，成形材料價(jià)格低等特點(diǎn),，且成形過(guò)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(fù)雜的原型,，最適于與鑄造工藝相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,。

　　2012年引入進(jìn)口高效大型3D打印設(shè)備,，開(kāi)展3D打印技術(shù)在鑄造中的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)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,，傳統(tǒng)鑄造中的模具制造、造型,、制芯,、合型4個(gè)工序全部由3D打印一個(gè)工序代替。3DP技術(shù)是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),，運(yùn)用粉末狀等可粘合材料,，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)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(shí),；第二步，打印噴頭用樹(shù)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(tái)下降0.3~0.5mm,，鋪砂器再一次鋪砂,，打印噴頭再一次“印刷”,，如此循環(huán)往復(fù)直至打印完整個(gè)砂型。

　　在3DP打印技術(shù)與鑄造業(yè)相結(jié)合應(yīng)用的過(guò)程中,，一方面,，由于購(gòu)入的3D打印設(shè)備是從國(guó)外進(jìn)口的，其設(shè)備要求采用設(shè)備制造公司提供的型砂,、樹(shù)脂,、固化劑等材料，且其3D打印設(shè)備和型砂均有專(zhuān)利保護(hù),。在試運(yùn)行階段,，采用設(shè)備原配的型砂、樹(shù)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(xiāo)售,，不符合企業(yè)發(fā)展需求,。為此，技術(shù)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始尋找其他可用于3DP技術(shù)的型砂,、樹(shù)脂,、固化劑等材料，通過(guò)對(duì)型砂粒度,、型砂硅含量等的對(duì)比分析并于國(guó)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(guó)產(chǎn)化3D打印用鑄造型砂；通過(guò)對(duì)樹(shù)脂,、固化劑的調(diào)配與試驗(yàn),，研發(fā)出了與國(guó)產(chǎn)型砂相配合的樹(shù)脂、固化劑的加入量,。通過(guò)原材料國(guó)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(rùn)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(huì)發(fā)生分層的問(wèn)題,。為了解決此問(wèn)題,，對(duì)樹(shù)脂、固化劑的配比及后期砂型烘干方式,、溫度進(jìn)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,。

　　3DP技術(shù)生產(chǎn)鑄件,，具有以下方面的優(yōu)勢(shì)：
　　第一，縮短鑄造生產(chǎn)流程,。3DP技術(shù)打印鑄造砂型省去了制作砂型模具的時(shí)間和費(fèi)用,，大大縮短了新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期和成本，為公司開(kāi)拓新的市場(chǎng)搶占了先機(jī),。
　　第二,，提高鑄件質(zhì)量，提升生產(chǎn)效率,。3DP技術(shù)可以將零散的小砂型打印為一個(gè)整體,，避免了手工制芯、造型中組芯過(guò)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(jì)靈活，節(jié)約成本,，降低制造難度,。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(jì)方案修改靈活,、及時(shí),，且可以完成手工造型無(wú)法完成的復(fù)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(chǎng)的環(huán)境，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,；用3D打印機(jī)替代了人工制芯,、造型，節(jié)省了人力成本,，同時(shí)實(shí)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(yīng)用,，對(duì)中國(guó)鑄造行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，鑄造工序智能化,，以及未來(lái)鑄造智能工廠的建設(shè)將產(chǎn)生變革性的意義,。

來(lái)源：鑄造生態(tài)圈