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行業資訊

淺析3D打印在鑄造中的產業化應用

發布日期:2014-7-5 13:39:01      瀏覽次數:      文章來源:      作者:

導讀:為推動中國制造業的發展及轉型升級,國家推出了“中國制造2025”計劃,而我公司10年前的長期發展規劃正好與此不謀而合,均是通過技術創新與引進高端智能設備,使制造業走上創新型企業的道路。

3D打印設備采用的是增材制造技術,即是采用材料逐漸累加的方法制造實體零件,其綜合了計算機圖形處理、數字化信息控制、激光技術、機電技術和材料技術等 多項高技術優勢,可以用來改善產品制造環節,大幅縮短研發和生產過程。在眾多3D打印技術之中,三維印刷技術(簡稱3DP技術)具有成形速度快,成形材料 價格低等特點,且成形過程不需要支撐,多余粉末材料去除方便,特別適合于做內腔復雜的原型,最適于與鑄造工藝相結合,實現產業化應用。

2012年引入進口高效大型3D打印設備,開展3D打印技術在鑄造中的產業化應用研究。設備采用3DP工藝,主要用于鑄造砂型的直接打印成形,傳統鑄造中的模具制 造、造型、制芯、合型4個工序全部由3D打印一個工序代替。3DP技術是一種以數字模型文件為基礎,運用粉末狀等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構造三 維物體的技術,是信息技術與材料技術、數字制造技術的融合。其原理為:第一步,鋪砂器用型砂按設定的流砂量逐層鋪砂并緊實;第二步,打印噴頭用樹脂粘結劑 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 環往復直至打印完整個砂型。

在3DP打印技術與鑄造業相結合應用的過程中,一方面,由于購入的3D打印設備是從國外進口的,其設備要求采用設備制造公司提供的型砂、樹脂、固化劑等材料,且其3D打印設備和型砂均有專利保護。在試運行階段,采用設備原配的型砂、樹脂、固化劑等材料可以打印出完美的砂型,但其成本很高,以此現狀企業將是虧本銷售,不符合企業發展需求。為此,技術團隊開始尋找其他可用于3DP技術的型砂、樹脂、固化劑等材料,通過對型砂粒度、型砂硅含量等的對比分析并于國內相關生產廠家合作,最終研制出了可生產出合格砂型的國產化3D打印用鑄造型砂;通過對樹脂、固化劑的調配與試驗,研發出了與國產型砂相配合的樹脂、固化劑的加入量。通過原材料國產化,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空間。另一方面,由于受目前3DP打印技術的限制,3D打印砂型常會發生分層的問題。為了解決此問題,對樹脂、固化劑的配比及后期砂型烘干方式、溫度進行了研究,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技術生產鑄件的質量成本。

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