3D打印技術在鑄造行業的應用 有可為有（yǒu）可不為！
點擊量：2168 發布（bù）時間：2017-05-09 作者：草莓视频ios（上海）增材製造技術（shù）有限公司
隨著（zhe）中（zhōng）國鑄造行（háng）業的發展（zhǎn），鑄件的生（shēng）產已經逐步邁向自動化，數字化以及（jí）綠色化。在各類（lèi）鑄造工藝當中，鑄造模具的使用日益頻繁，同時下遊鑄件需求行（háng）業（yè）對鑄件的（de）品質及功能結構要求日新月異。基於此，3D打印技術在（zài）鑄造行業應運而生。
目前，鑄（zhù）造業內對3D打印技術的（de）認識（shí）還不（bú）夠清晰，大多數業內（nèi）人士都認為3D打（dǎ）印技術隻能（néng）作（zuò）為鑄件研發機（jī）構的專（zhuān）享技術，其實不然，3D打印技術在鑄造企業的實際生產當中大（dà）有作為。同時還有部分鑄造業內人士認（rèn）為3D打印技術將顛覆傳（chuán）統鑄造行業，其實這也是誇大其詞。3D打印技術隻（zhī）有與（yǔ）傳統鑄造工藝技術有機銜接，這樣才能更大限度的發揮3D打印技術（shù）的優勢。此兩者相（xiàng）輔相成（chéng），同為製造優質鑄件而服務。
１．3D打印技（jì）術類型
第一類是3DP技術暨三維印刷技術，目前應用於鑄造樹脂砂型芯、蠟粉、金屬（shǔ）及玻璃等打印業務的工業級3D打印機（見圖1）。
第二類是SLS技術暨選擇性激（jī）光燒結（jié）技術，目前應（yīng）用於塑料、蠟粉及金（jīn）屬等打印業務（wù）的消（xiāo）費級和工業級3D打印機（見圖2）。
圖1 3DP技術3D打印機
圖2 SLS技術3D打印機
以上兩種3D打印技術都屬於增材製造技術（shù），其他增材製造技術不在此累述。
2．3DP打印技（jì）術在（zài）鑄造行業的應用
3D打印技術具體應用於鑄（zhù）造工藝當中的造型及製芯（xīn）工部，用來快（kuài）速製造砂型/芯且省去模具；澆注鋁合金件時無（wú）需砂箱，采（cǎi）用低壓或重力澆注方式（shì），澆注鑄鐵、鑄鋼件時（shí）需配合砂箱工作。
首先，我們來了解（jiě）一下傳統鑄造技（jì）術與無模鑄造技術——3D打印技術的工藝特點比較。
傳統鑄造工藝（yì）流程：客戶鑄件訂單→鑄件CAD設計文件→鑄件砂型/芯設計→鑄型模具（jù）及芯盒模具設計（jì）→鑄型模具製造（zào）→芯盒模具製造→造型製芯→下芯或組芯→澆注（zhù）→獲得鑄件。
無模（mó）鑄造——3D打印技（jì）術工藝流程：客戶鑄件訂單→鑄件CAD設計文件→鑄件砂型/芯三（sān）維設計→3D打印砂型/芯→下芯或組合砂（shā）型（砂芯一體化打印成形，無（wú）需組芯）→澆注→獲（huò）得鑄件。
從兩者（zhě）工藝流程（chéng）比較不難看出，3D打印技術中的砂型/芯製造省去了傳統鑄（zhù）造（zào）當中的模具設計及製造（zào）工藝，故稱為無模化（huà）鑄造。
3D打印技術：三維印刷3DP技術原理概述
工作原理：交替鋪設（shè）粉材（粉材由鑄造砂與固化劑混合），然後選擇性噴塗樹脂粘結劑，常溫（wēn）自硬（yìng）成形（見圖3）。
圖 3
技術特點及優勢：從CAD數據（jù）逐層使砂型/砂（shā）芯數字化、具體化 ，具有節約成本，無需模具；提高產品質量，設計自由化 ；縮短研發（fā）製造周期，快速鑄造工藝 ；可獲得高品質鑄件。
目（mù）前3DP打（dǎ）印技術可針對呋喃樹脂、堿酚醛樹脂及水玻璃類型的粘結劑進行無模化3D打印作業，同時還針對寶珠（zhū）砂（shā）、鋯砂、合成砂等鑄造材料進行3D打印作業（yè）。
圖4為一台典（diǎn）型的樹脂砂型/芯3D打印機設備，同時這也（yě）是我國（guó）總理李克強在（zài）2016年2月參觀考察寧夏共（gòng）享集團時所點讚的3D打印機機型。圖5是該（gāi）打印機打印的內（nèi）腔複雜鑄件的砂型/砂芯。其主要（yào）技術參數如（rú）下。
打印尺寸（砂箱尺寸）：1800mm×1000mm×700mm。
打印速度： 60～ 165L/h。
分層厚度：0.28～ 0.50mm。
打印分辨（biàn）率：X/Y 0.1mm/0.1mm。
打印材料：矽砂、鋯砂（shā）、寶珠砂及合成砂（shā）等。
獲得鑄件材質：輕金屬、有色金屬、鑄鐵及鑄鋼。
設備外形尺寸：7000mm×3586mm× 2860mm。
設備重量：6500kg。
供電要求：400V/3相，15kW。
數據接口：STL。
圖4 樹脂（zhī）砂（shā）型/ 砂芯3D打（dǎ）印機
圖 5
對於3D打（dǎ）印技術在鑄造行業應用領域，包括航（háng）空航天領域，汽（qì）車業（yè），泵閥行業，衛浴（yù）行業，液（yè）壓件以及逆向工程。該技術（shù）特別適（shì）合試樣件的研發製造以及中小（xiǎo）批量鑄件的生（shēng）產，主要特點在於省去模具的開發時間及費用，它打印的複（fù）雜（zá）砂型/芯與傳統鑄造工藝的造型製芯比較，具有絕（jué）對優勢。同時設計的砂型/芯無拔模斜度（甚至（zhì）可以倒拔模），無工藝性補貼，澆冒口（kǒu）的開設也（yě）不受任何限製，完全可（kě）以按照最優的方式進行。
（1）可實現複雜、細小零件的精密成形，如圖6所示。
圖6
（2）可實現複雜型腔的（de）整體。
圖7是傳統的製芯後及（jí）組芯工藝方法。傳統砂芯的（de）組合存在（zài）人工誤差問題，故不能保證鑄件尺寸（cùn）精度。
圖7 傳統（tǒng）製芯/人工組芯工藝
圖8是（shì）3D打印砂型/砂芯（xīn），一體化成形，避免了人工（gōng）組芯時產生的誤差，同時打印出（chū）的（de）砂（shā）芯無分型（xíng）線，避（bì）免了內腔夾砂等鑄造缺陷，這樣（yàng）也就提高了鑄件內腔表麵（miàn）的質量。
圖8 3D打印一體化砂（shā）型/砂（shā）芯
對於一般的中小鑄造企業（yè），應用3D打印技術（shù）可以開發未知的鑄件訂單。
舉例說明，國內（nèi）某鑄造廠近期接到一中小批量（liàng）鑄件（jiàn）訂單，但是此鑄件訂單的鑄件，以前從未生產過，而且交貨期為1~2個月。若用傳統鑄造方式，製造周期在4~6個（gè）月。主要是模具開發及應用驗證時間太長，影響了交貨期。若（ruò）應用3D打印技術，由於無需鑄造模具，故製造（zào）周期約1個（gè）月，這樣大大縮（suō）短了生產周期，滿足了交貨期，獲（huò）得客戶好評。
3D打印技術與鑄造（zào）各（gè）工部（不含熔模及其他特種（zhǒng）鑄造工藝）的（de）銜接應用工藝路線如圖９所示。
圖 9
3D打（dǎ）印技術隻有與傳統（tǒng）鑄造工（gōng）藝技術相（xiàng）結合，使其融入其中，這樣（yàng）才能（néng）發揮它的最大優勢。
3. 結語
目前3D打印技術在鑄造（zào）行業的應用仍未普及，但這並不影響3D打印技術作為一項新趨勢在鑄造行業的（de）應用及發展。未來鑄造工廠的走（zǒu）向是數字化、綠色化、無人化。隻有緊緊把握鑄造行業發展的脈（mò）搏，我們才不會（huì）被鑄造行業內的高端技術工藝（yì）所淘汰。我們深信3D打印技術將為鑄造行（háng）業的快速發展注入新的動力。
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