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3D打印技术在铸造中的产业化应用 变革未来

2016-06-27 13:23 [3D打印] 来源于:北极熊
导读:为推动中国制造业的发展及转型升级,国家推出了“中国制造2025”计划,而我公司10年前的长期发展规划正好与此不谋而合,均是通过技术创新与引进高端智能设备,使制造业走上创新

  为推动中国制造业的发展及转型升级,国家推出了“中国制造2025”计划,而我公司10年前的长期发展规划正好与此不谋而合,均是通过技术创新与引进高端智能设备,使制造业走上创新型企业的道路。

 

  3D打印设备采用的是增材制造技术,即是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件,其综合了计算机图形处理、数字化信息控制、激光技术、机电技术和材料技术等多项高技术优势,可以用来改善产品制造环节,大幅缩短研发和生产过程。在众多3D打印技术之中,三维印刷技术(简称3DP技术)具有成形速度快,成形材料价格低等特点,且成形过程不需要支撑,多余粉末材料去除方便,特别适合于做内腔复杂的原型,最适于与铸造工艺相结合,实现产业化应用。
  2012年引入进口高效大型3D打印设备,开展3D打印技术在铸造中的产业化应用研究。设备采用3DP工艺,主要用于铸造砂型的直接打印成形,传统铸造中的模具制造、造型、制芯、合型4个工序全部由3D打印一个工序代替。3DP技术是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造三维物体的技术,是信息技术与材料技术、数字制造技术的融合。其原理为:第一步,铺砂器用型砂按设定的流砂量逐层铺砂并紧实;第二步,打印喷头用树脂粘结剂将砂型的截面“印刷”在铺好的每层砂层上;第三步,“印刷”完毕后,升降平台下降0.3~0.5mm,铺砂器再一次铺砂,打印喷头再一次“印刷”,如此循环往复直至打印完整个砂型。
  在3DP打印技术与铸造业相结合应用的过程中,一方面,由于购入的3D打印设备是从国外进口的,其设备要求采用设备制造公司提供的型砂、树脂、固化剂等材料,且其3D打印设备和型砂均有专利保护。在试运行阶段,采用设备原配的型砂、树脂、固化剂等材料可以打印出完美的砂型,但其成本很高,以此现状企业将是亏本销售,不符合企业发展需求。为此,技术团队开始寻找其他可用于3DP技术的型砂、树脂、固化剂等材料,通过对型砂粒度、型砂硅含量等的对比分析并于国内相关生产厂家合作,最终研制出了可生产出合格砂型的国产化3D打印用铸造型砂;通过对树脂、固化剂的调配与试验,研发出了与国产型砂相配合的树脂、固化剂的加入量。通过原材料国产化,使得3D打印砂型的成本降低了60%,为公司赢得了一定的利润空间。另一方面,由于受目前3DP打印技术的限制,3D打印砂型常会发生分层的问题。为了解决此问题,对树脂、固化剂的配比及后期砂型烘干方式、温度进行了研究,最终克服了3D打印砂型易分层的缺陷,大大降低了铸件的废品率,降低了3DP技术生产铸件的质量成本。
  3DP技术生产铸件,具有以下方面的优势:
  第一,缩短铸造生产流程。3DP技术打印铸造砂型省去了制作砂型模具的时间和费用,大大缩短了新产品的开发周期和成本,为公司开拓新的市场抢占了先机。
  第二,提高铸件质量,提升生产效率。3DP技术可以将零散的小砂型打印为一个整体,避免了手工制芯、造型中组芯过程造成的累积误差,提高了砂型的尺寸精度,避免了因砂型尺寸不符造成了铸件尺寸超差的缺陷,且节省了部分组芯工序。
  第三,设计灵活,节约成本,降低制造难度。由于3DP打印工艺是采用数字化文件传输入3D打印设备的方式,故其设计方案修改灵活、及时,且可以完成手工造型无法完成的复杂型腔结构的打印,降低了生产难度。
  第四,以人为本,绿色铸造,智能铸造。3DP打印技术大幅改善了铸造现场的环境,降低了操作人员的劳动强度;用
3d打印机替代了人工制芯、造型,节省了人力成本,同时实现了铸造业的智能生产、绿色生产。
  3D打印技术在铸造领域的产业化应用,对中国铸造行业的转型升级,铸造工序智能化,以及未来铸造智能工厂的建设将产生变革性的意义。

(编辑:admin)

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