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

時(shí)間:2016-06-26 11:32 來源:鑄造生態(tài)圈 作者:中國3D打印網(wǎng) 閱讀:
     為推動(dòng)中國制造業(yè)的發(fā)展及轉(zhuǎn)型升級(jí),國家推出了“中國制造2025”計(jì)劃,而我公司10年前的長期發(fā)展規(guī)劃正好與此不謀而合,均是通過技術(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),可以用來改善產(chǎn)品制造環(huán)節(jié),大幅縮短研發(fā)和生產(chǎn)過程。在眾多3D打印技術(shù)之中,三維印刷技術(shù)(簡稱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,通過逐層打印的方式來構(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)用的過程中,一方面,由于購入的3D打印設(shè)備是從國外進(jìn)口的,其設(shè)備要求采用設(shè)備制造公司提供的型砂、樹脂、固化劑等材料,且其3D打印設(shè)備和型砂均有專利保護(hù)。在試運(yùn)行階段,采用設(shè)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(xiàn)狀企業(yè)將是虧本銷售,不符合企業(yè)發(fā)展需求。為此,技術(shù)團(tuán)隊(duì)開始尋找其他可用于3DP技術(shù)的型砂、樹脂、固化劑等材料,通過對(duì)型砂粒度、型砂硅含量等的對(duì)比分析并于國內(nèi)相關(guān)生產(chǎn)廠家合作,最終研制出了可生產(chǎn)出合格砂型的國產(chǎn)化3D打印用鑄造型砂;通過對(duì)樹脂、固化劑的調(diào)配與試驗(yàn),研發(fā)出了與國產(chǎn)型砂相配合的樹脂、固化劑的加入量。通過原材料國產(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)生分層的問題。為了解決此問題,對(duì)樹脂、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)品的開發(fā)周期和成本,為公司開拓新的市場搶占了先機(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)中國鑄造行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí),鑄造工序智能化,以及未來鑄造智能工廠的建設(shè)將產(chǎn)生變革性的意義。

(責(zé)任編輯:admin)

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