3D打印技術在鑄造行業的應用 有可為有可不為！
點（diǎn）擊（jī）量：2655 發（fā）布時（shí）間：2017-05-09 作（zuò）者：快猫视频APP下载安装（上海）增（zēng）材製造技術有限公司
隨著中（zhōng）國鑄造（zào）行業的發展，鑄件（jiàn）的生產已經逐步邁向自動化，數字化以及綠色化。在各類鑄造工藝當（dāng）中，鑄造模具的使用日益頻繁，同時下遊鑄件需（xū）求行業對鑄（zhù）件的品（pǐn）質及功（gōng）能結構要求（qiú）日新月異（yì）。基於此，3D打印技術在鑄造行業應運而生。
目前，鑄造業內對3D打印技術的認識還不夠清晰，大多數業內人（rén）士都認（rèn）為3D打印技術隻能作為（wéi）鑄件（jiàn）研發機構的專享技（jì）術，其實不然，3D打印技術在鑄造企業的實際生產當中大有作為。同時還有（yǒu）部分（fèn）鑄造業內人士認為3D打印技術（shù）將顛覆傳統（tǒng）鑄造行業，其實這也是誇大其詞。3D打印技術隻有與傳（chuán）統鑄造工（gōng）藝技術有機銜接，這樣才能更大限度的（de）發揮3D打印技術的優勢。此兩者相（xiàng）輔相成，同為製造優質鑄件（jiàn）而服務。
１．3D打印技術類型
第一類是3DP技術暨三維印刷技術，目前應用於（yú）鑄（zhù）造（zào）樹脂砂型芯、蠟粉、金屬及玻璃等打（dǎ）印業務的工業級3D打印機（見圖1）。
第二類是SLS技術暨選擇性激光燒結（jié）技術，目前應用（yòng）於塑料、蠟粉及金屬（shǔ）等打印業務的消費級和工業級3D打印機（見圖（tú）2）。
圖1 3DP技（jì）術3D打印機
圖（tú）2 SLS技術3D打印機
以上兩種3D打印（yìn）技術都屬於增材製造技術，其他增材製造技術不在（zài）此累（lèi）述。
2．3DP打印技術（shù）在鑄（zhù）造行業的應用
3D打（dǎ）印技術具體應用於（yú）鑄造工藝當中（zhōng）的造型及（jí）製芯工部，用（yòng）來快速製造砂型/芯且省去模（mó）具；澆注鋁合金件時無需砂（shā）箱，采用低壓或重力澆注方式，澆注鑄鐵、鑄鋼件時需配合砂箱工（gōng）作。
首先，我（wǒ）們來了解一下傳統鑄造技術與（yǔ）無模鑄造技術——3D打印技術的工藝特點比較（jiào）。
傳統鑄（zhù）造工（gōng）藝流程：客戶鑄件訂單→鑄件（jiàn）CAD設計文件→鑄件砂型/芯設計→鑄型模具（jù）及芯盒（hé）模具設計→鑄（zhù）型模具製（zhì）造→芯盒模具製造→造型製芯→下芯或組芯→澆注→獲得鑄件。
無模鑄造——3D打印技術工藝流程：客戶鑄件訂單→鑄件CAD設計文件→鑄件砂型（xíng）/芯三維設計→3D打印砂型/芯→下芯（xīn）或組合砂型（砂芯一體化打（dǎ）印成（chéng）形，無（wú）需組芯）→澆注（zhù）→獲（huò）得鑄件。
從兩者工藝流程比較不難看出，3D打印技術中的砂型/芯製造省去了傳統（tǒng）鑄造當中（zhōng）的模具設計及製造工藝，故稱為無模化鑄造。
3D打印技術：三維印刷3DP技術原理概述
工作原理：交替鋪（pù）設粉材（粉材（cái）由（yóu）鑄造砂與固化劑混合（hé）），然後（hòu）選擇性噴塗樹脂粘結劑，常溫自硬成形（見圖3）。
圖 3
技術特點及優勢：從CAD數據逐層使砂型/砂芯數字（zì）化（huà）、具體化 ，具有節約成本，無需模具；提高產品質量，設計自由化 ；縮短研發製造周期，快速鑄造工藝 ；可獲得高（gāo）品質鑄件。
目前3DP打印技術可針對呋喃樹脂、堿酚醛樹脂及水玻璃類型（xíng）的粘結劑進行無模化3D打印作業，同時還針對寶珠砂、鋯砂、合成砂等鑄造（zào）材料進行3D打（dǎ）印（yìn）作業。
圖4為一台典型的（de）樹脂砂型/芯3D打（dǎ）印（yìn）機設備，同時這也是我（wǒ）國總理李克強在2016年2月參觀考察寧夏共享集團時所點讚的3D打印機機型。圖（tú）5是該打印機打印的內腔複雜鑄件的砂型/砂芯。其（qí）主要（yào）技術參數如下。
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。
打印分辨率：X/Y 0.1mm/0.1mm。
打印材料：矽砂、鋯（gào）砂、寶珠砂及合成砂等。
獲得鑄件材質：輕金屬、有色金屬、鑄（zhù）鐵及鑄鋼。
設備外形尺寸：7000mm×3586mm× 2860mm。
設備（bèi）重量：6500kg。
供電要求：400V/3相，15kW。
數據接口（kǒu）：STL。
圖4 樹脂砂型/ 砂芯3D打（dǎ）印機
圖（tú） 5
對於3D打印技術在鑄造行業（yè）應用領域，包括航空航天領域，汽（qì）車業，泵閥行業，衛浴行業（yè），液壓件以及逆向工程。該技術特別適合試樣件的研發製（zhì）造以及中小批量鑄件的生產，主要特點在於省去模具的（de）開（kāi）發時間及費用，它打印的複雜砂型/芯與傳統鑄造工藝的造型（xíng）製芯（xīn）比較，具有絕對優勢。同時（shí）設計的砂型/芯無拔模斜度（甚至可以倒拔模（mó）），無工藝（yì）性補貼，澆（jiāo）冒口的開設也不受任何限（xiàn）製，完全（quán）可以（yǐ）按（àn）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）可實現複雜型腔的整體。
圖7是傳統的製芯後（hòu）及組芯工藝方（fāng）法。傳統砂芯的組合存在人工（gōng）誤差問題，故不能保證鑄件尺寸精度。
圖7 傳統製芯/人工組芯工藝
圖8是3D打印砂型/砂芯，一體化成形，避免了人工組芯時產生的誤差，同時打印出的（de）砂芯（xīn）無分（fèn）型線，避免了內腔夾砂等鑄造缺陷，這樣也就提高了鑄件內腔表麵的（de）質量。
圖8 3D打印一體化砂型/砂芯（xīn）
對於一般的中小鑄造企業，應用3D打印技術可以開發（fā）未知的鑄件訂單。
舉例說明，國內（nèi）某鑄造廠近期接到（dào）一（yī）中小批量鑄件訂（dìng）單，但是此鑄件訂單的鑄（zhù）件，以前從未生產過，而且交貨（huò）期（qī）為1~2個月。若用（yòng）傳統鑄造方式，製造周期在4~6個月。主要是模具開發（fā）及應用驗證（zhèng）時間太長，影響了交貨期。若應（yīng）用3D打印技術，由於無需鑄造模具，故製造周（zhōu）期約1個月，這樣大大縮短了生產周期，滿足（zú）了交貨（huò）期，獲得客戶好評（píng）。
3D打印技術（shù）與鑄造各工（gōng）部（bù）（不含熔模及其他特種（zhǒng）鑄（zhù）造（zào）工藝）的銜接應用工藝路（lù）線如圖（tú）９所示。
圖 9
3D打印技術隻有與傳統鑄造工藝技術（shù）相結合，使其融入其（qí）中，這樣才能發揮它的最（zuì）大優勢。
3. 結語
目前3D打印技術在鑄造行業的應用仍未普及，但這（zhè）並不影響3D打印技術作為一項新趨勢在鑄造行業的應用及發展。未來鑄造工廠的走向是數字化、綠色化、無人化。隻有緊緊把握（wò）鑄造（zào）行業發展的脈搏，我們才（cái）不會被鑄造行（háng）業內的高端技術（shù）工藝所淘汰。我們（men）深信3D打印技術將為鑄（zhù）造行業（yè）的快速發展注入（rù）新的動力。
