當金屬3D打印直逼鑄造工藝，傳統鑄造廠的生存空間在哪里？
對于航空航天制造商，汽車原始設備制造商或設計師來說：當需要快速生產小批量復雜零件時，越來越多的公司正在轉向3D金屬打印，這是否預示了傳統鑄造行業的終結？而對于鑄造來說，業界普遍認為鑄造行業不靈活，不具有創新性，而且由于交貨時間長，所以響應速度很慢。那么鑄造廠的優勢在哪里？3D打印技術又是否能夠幫助鑄造廠提升靈活性呢？
金屬3D打印的優勢
近年來，工業3D金屬打印機的銷售穩步增長，就金屬粉末床熔融3D打印技術來說，通過激光能量將薄層的金屬粉末熔融逐層固化成金屬零件，這帶來了更大的設計自由度，并可以產生超過鑄造的晶體結構，而從外形來說，很多外形設計是傳統金屬鑄造難以生產的。
3D打印方式生產的組件不僅可以實現激動人心的未來派設計，還可以節省大量成本，因為它們不僅可以具有優化的拓撲結構，還可以大幅減少重量，并且需要更少的零件來組裝，而從功能上來說還可以獲得增強。以航空業為例：通過安裝3D打印的零部件（例如帶蜂窩切口的安全帶扣），在空中使用壽命為30年的情況下，可以使空客A380飛機的重量減輕74.2千克，這代表燃料減少成本約為670萬美元。這種產品生命周期所發揮的節省的潛力可以讓業界輕松了解制造商為何選擇3D打印。
效率、價格、靈活性
然而，金屬3D打印并非是沒有局限性的，就直接金屬3D打印來說，一方面3D打印機以及金屬粉末的高成本和相對較慢的構建速度都影響到了金屬3D打印與產業化的傳統制造方式形成正面競爭。此外，通過金屬3D打印組件通常需要在打印后進行手動后處理。這意味著必須移除支撐結構和底板，此外，需要燒結爐或熱等靜壓（HIP）來實現高的成分密度和足夠的機械性能。
如果拿價格來做比較就更為直觀了，根據德國工業級3D打印設備及方案提供商voxeljet-維捷的統計，3D打印金屬零部件的平均價格大約為鋁每公斤300歐元，不銹鋼大約為每公斤400歐元，特殊合金每公斤高達1300歐元。與鑄造來直接比較，純鑄鋼的價格為每公斤6.50至32歐元左右。
當然金屬3D打印技術會進一步發展，價格會更加具競爭力，構建空間也會變得更大，材料會更便宜，后處理技術也會走向自動化從而更加適合批量生產。那么鑄造廠如何來獲得充足的靈活性，以應對競爭威脅?
voxeljet-維捷相信，3D打印砂型模具以及3D打印精密鑄造模具可以幫助鑄造廠在小批量生產中以經濟高效的方式制造具有復雜幾何形狀的零部件，從而確保其未來的競爭力。
就像金屬3D打印一樣，3D打印砂型模具以及3D打印精密鑄造模具對設計方面的限制也較少。設計師甚至可以實現最精細的內部幾何形狀，分辨率高達600 dpi，無需考慮脫模倒角等很多問題。而與金屬3D打印不同的是，粘結劑噴射3D打印技術不需要支撐結構，也就是說沒有廢料產生。
提升鑄造靈活性
拿voxeljet的粘結劑噴射3D打印系統來說，可以允許在單個打印過程中將多個組件構建在一個打印流程中。這節省了打印時間并優化了系統的機箱利用率。
而且3D打印所用的材料已經在鑄造廠使用了數十年，可以很容易地與傳統鑄造砂型組合成混合砂型。這一點，根據3D科學谷的市場研究，在國內，廣西玉柴在鑄造集成式復合氣缸蓋的砂芯組方面進行了積極的探索，成功鑄造出零件復雜程度高的集成式復合氣缸蓋，組合砂型的缸蓋上水套砂型、缸蓋下水套砂型、進氣道砂型和排氣道砂型是由3D打印出來的。
圖：中國各類鑄件占比
獲得競爭自由度
在應對十分復雜的設計的時候，3D打印砂型還可以顯著節省時間，在制造復雜砂型鑄造模具時可以節省前所未有的時間。另外，與金屬3D打印不同，金屬鑄造在航空航天等行業是一種合格和有著成熟認證體系的工藝，在與制造業的產業化融合方面，3D打印砂型與鑄造有著明顯的優勢。
拿voxeljet-維捷的VX4000設備來說，打印頭具有超過25,000個可單獨控制的噴嘴和1,100毫米的打印寬度，打印機的打印速度可達每小時120升。在航空航天部件等許多應用中，現在可以使用粘結劑噴射技術與金屬鑄造相結合的方式經濟地構建幾乎任何尺寸的零件：例如泵，驅動輪，排氣歧管，外殼，框架，大型結構部件等。
到2020年，專家預測入門級金屬3D打印系統的降價幅度將高達60％。在這種情況下，以金屬粉末為原材料的增材制造方式會占據鑄造廠市場份額的很大一部分，特別是對于中小型組件來說。但是，它不會完全取代連續鑄造工藝。不過，鑄造廠應盡早對其生產進行現代化改造。
視頻：創成式設計+3D打印+鑄造成就非凡輕量化零件
根據voxeljet-維捷的首席執行官Ingo Ederer，3D打印砂型模具以及3D打印精密鑄造模具無論在成本還是實現產品的復雜性方面都是完美的選擇。
(責任編輯：admin)
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