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3D打印陶瓷砂,助力传统铸造厂升级转型

时间:2020-03-04 09:38 来源:3D科学谷 作者:中国3D打印网 阅读:

     对于航空航天制造商,汽车原始设备制造商或设计师来说:当需要快速生产小批量复杂零件时,越来越多的公司正在转向3D金属打印,这是否预示了传统铸造行业的终结?

     而对于铸造来说,业界普遍认为铸造行业不灵活,不具有创新性,而且由于交货时间长,所以响应速度很慢。那么3D打印技术又是否能够帮助铸造厂提升灵活性呢?

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来源:Borgaretto铸造厂

block 3D打印复杂砂芯

      铸造是自近一个世纪以来一直存在的工业流程,而最近的发展趋势是,欧洲的铸造厂由于采用了创新技术和可持续性的发展策略而进行了重组和更新,例如3D打印的砂芯的应用。拿一家位于都灵郊区的Borgaretto铸造厂来说,数十年来这家铸造厂一直执行着最引人入胜的工业流程,在Borgaretto工厂制造的铸件代表了用于制造飞机发动机或直升机附件传动系统或动力传动装置的壳体(外壳或容器)的工业进化过程。

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来源:Borgaretto铸造厂

       这些铸件由镁和铝或其他合金制成,具有极高的坚固性和耐用性。通常情况下,铸造用型芯是非常重要的环节,在将熔融金属注入砂型模具中时,型芯赋予了这些铸件壳体复杂的形状。为了实现复杂的型芯,Borgaretto工厂引入了voxeljet-维捷工业级3D打印设备。

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来源:Borgaretto铸造厂

      voxeljet-维捷工业级3D打印设备在内部散布非常薄的陶瓷砂层,在喷射的粘结剂的作用下,砂子粘结在一起层层构建成复杂形状的铸造用型芯。铸造用烧结陶瓷砂,清洁环保,基本做到固体废物零排放,砂粒形状接近真圆,很好的解决了铸件的表面缺陷问题。并且陶瓷砂耐火度高,抗热震性能好,热膨胀率低,溃散性好,不易粘砂,铸件易清理等优点。

       voxeljet-维捷工业级3D打印设备还允许砂的完全再利用,而不受固化树脂的影响。此外,3D打印使创建创新的、非常规的几何形状成为可能,这给铸造厂工程师带来了极大的想象力自由度。

      在欧洲的铸造厂,技术创新不止于3D打印,近年来,技术创新和进步不断增加,这使得工作更快、更有效,并实现了以前无法想象的结果。3D打印砂型模具以及3D打印精密铸造模具可以帮助铸造厂在小批量生产中以经济高效的方式制造具有复杂几何形状的零部件,从而确保其未来的竞争力。

      就像金属3D打印一样,3D打印砂型模具以及3D打印精密铸造模具对设计方面的限制也较少。设计师甚至可以实现最精细的内部几何形状,无需考虑脱模倒角等很多问题。而与金属3D打印不同的是,voxeljet-维捷工业级3D打印设备粘结剂喷射3D打印技术不需要支撑结构,也就是说没有废料产生。

block Review

      粘结剂喷射3D打印系统可以允许在单个打印过程中将多个组件构建在一个打印流程中。这节省了打印时间并优化了系统的机箱利用率。而且3D打印所用的材料已经在铸造厂使用了数十年,可以很容易地与传统铸造砂型组合成混合砂型。这一点,根据3D科学谷的市场研究,在国内,广西玉柴在铸造集成式复合气缸盖的砂芯组方面进行了积极的探索,成功铸造出零件复杂程度高的集成式复合气缸盖,组合砂型的缸盖上水套砂型、缸盖下水套砂型、进气道砂型和排气道砂型是由3D打印出来的。

       在应对十分复杂的设计的时候,3D打印砂型还可以显著节省时间,在制造复杂砂型铸造模具时可以节省前所未有的时间。另外,与金属3D打印不同,金属铸造在航空航天等行业是一种合格和有着成熟认证体系的工艺,在与制造业的产业化融合方面,3D打印砂型与铸造有着明显的优势。

     拿voxeljet-维捷的VX4000设备来说,打印头具有超过25,000个可单独控制的喷嘴和1,100毫米的打印宽度,打印机的打印速度可达每小时120升。在航空航天部件等许多应用中,现在可以使用粘结剂喷射技术与金属铸造相结合的方式经济地构建几乎任何尺寸的零件:例如泵、驱动轮、排气歧管、外壳、框架、大型结构部件等。

        到2020年,专家预测入门级金属3D打印系统的降价幅度将高达60%。在这种情况下,以金属粉末为原材料的增材制造方式会占据铸造厂市场份额的很大一部分,特别是对于中小型组件来说。但是,它不会完全取代连续铸造工艺。不过,铸造厂应尽早对其生产进行现代化改造。

(责任编辑:中国3D打印网)

weixin
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