關(guān)于3D打印的基礎(chǔ)知識(shí)

3D打印技術(shù)正在飛速發(fā)展

無論是鑄造廠使用砂模進(jìn)行金屬鑄造，還是使用塑料熔化模型進(jìn)行熔模鑄造，在這兩種情況下，鑄造廠都可以從增材3D打印工藝的諸多優(yōu)勢(shì)中受益。

多年來，許多鑄造廠已將用3D打印機(jī)生產(chǎn)的砂型鑄造模具和型芯作為標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)已在鋼鐵鑄造領(lǐng)域中確立，并在有幫助的地方使用。盡管這些應(yīng)用主要位于原型和小批量領(lǐng)域，但隨著3D打印系統(tǒng)性能的不斷提高，限制越來越趨向于越來越大。就總成本而言，由于消除了工具成本，在一定批量之前，3D打印始終是傳統(tǒng)工藝的更經(jīng)濟(jì)選擇。批量越小，voxeljet技術(shù)所提供的成本優(yōu)勢(shì)就越大。特別是對(duì)于復(fù)雜的幾何形狀，即使無法批量生產(chǎn)幾百個(gè)單位，即使是幾百個(gè)批量的3D打印也是最經(jīng)濟(jì)的選擇。

其他好處包括從縮短生產(chǎn)時(shí)間到減少未完成鑄件的后處理工作。這基本上適用于熔模鑄造，其中3D打印的塑料模型已取代了經(jīng)典的蠟?zāi)Ｐ停災(zāi)Ｐ偷纳a(chǎn)非常耗時(shí)且昂貴。

金屬鑄造砂模

與傳統(tǒng)的模具制造（僅模型板或型芯盒的制造可能要花費(fèi)數(shù)周）相比，3D打印通常可以在一整夜或幾天內(nèi)印刷甚至復(fù)雜的砂模。無需昂貴的模具設(shè)置即可制作模具，并完全基于CAD數(shù)據(jù)在分層過程中以全自動(dòng)過程生產(chǎn)模具，該過程中，重復(fù)使用300微米的石英砂層，并使用粘結(jié)劑選擇性地將其粘合在一起系統(tǒng)的打印頭。在完成打印過程之后，僅需打開模具并清除多余的沙子即可。由于砂模是直接根據(jù)CAD數(shù)據(jù)生產(chǎn)的，因此它們?cè)诳紤]細(xì)節(jié)和精度方面樹立了標(biāo)準(zhǔn)。

隨著生產(chǎn)時(shí)間的縮短，設(shè)計(jì)自由度也比常規(guī)制造受到的限制要少得多。無需注意拔模斜度，分隔線或底切，即可使其設(shè)計(jì)符合其結(jié)構(gòu)。即使在測(cè)試階段修改過的模具，也可以根據(jù)新的CAD數(shù)據(jù)立即打印，而無需費(fèi)時(shí)的工具修改。此外，澆口系統(tǒng)可以根據(jù)鑄造壓力等參數(shù)進(jìn)行個(gè)性化定制，從而避免了紊流并提高了質(zhì)量。

3D打印的模具和傳統(tǒng)的模具構(gòu)造的結(jié)合

今天，只要有合適的機(jī)會(huì)，創(chuàng)新的鑄造廠都將3D打印的型芯和采用傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的模具相結(jié)合。這種方法是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，尤其是在生產(chǎn)帶有底切的復(fù)雜型芯時(shí)（例如葉輪所需的）。可以在3D打印機(jī)中打印芯，然后將其集成到常規(guī)模具中。好處包括更少的零件數(shù)量和更少的模具制造過程，因?yàn)樵摲椒ㄏ速M(fèi)時(shí)的，傳統(tǒng)的復(fù)雜型芯的生產(chǎn)和組裝，并且還減少了后續(xù)的再加工。經(jīng)驗(yàn)豐富的壓鑄機(jī)以越來越高的頻率選擇的另一個(gè)有趣的選擇是生產(chǎn)耗時(shí)的成型工具并行3D打印砂模。由于可以立即使用印刷的砂模，因此可以鑄造初始零件以進(jìn)行測(cè)試，以優(yōu)化在建工具。在許多情況下，與僅傳統(tǒng)的模具構(gòu)造相比，該變體更快且更具成本效益。

用于熔模鑄造的高精度熔斷模型

除了打印砂模之外，越來越多的鑄造廠還依靠3D打印機(jī)生產(chǎn)的模型進(jìn)行熔模鑄造。這種方法有利于蠟?zāi)Ｐ偷暮?jiǎn)單直接生產(chǎn)。即使這些模型不再由蠟制成，而是由塑料制成，但對(duì)后續(xù)處理步驟沒有任何影響。在3D打印機(jī)中生產(chǎn)PMMA模型非常容易：它們完全根據(jù)CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行打印。為了提高熔化過程的質(zhì)量，塑料模型還滲透了蠟，從而形成了特別細(xì)孔和均勻的表面。

熔模鑄造3D打印的好處

除了可以經(jīng)濟(jì)高效地生產(chǎn)模型且無需工具外，該方法還可以節(jié)省大量時(shí)間，從而贏得積分。因此，voxeljet服務(wù)中心可以在幾天之內(nèi)提供尺寸高達(dá)1,000 x 600 x 500毫米的模型。當(dāng)然，大作業(yè)箱也可以用于在單個(gè)打印作業(yè)中打印完整的小批量。無論是使用經(jīng)典蠟?zāi)Ｐ瓦€是3D打印模型，后續(xù)的熔模鑄造操作都是相同的。

實(shí)例探究

快速應(yīng)用中的鏈鋸兩沖程電機(jī)等廣泛的應(yīng)用展示了voxeljet打印機(jī)的實(shí)際性能。一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的尺寸僅為78 x 76 x 59毫米。為了盡可能快速，經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)模型，voxeljet將780臺(tái)這些電機(jī)組合在一個(gè)尺寸為1,000 x 600 x 500毫米的構(gòu)建空間中的單個(gè)打印作業(yè)中。使用VX1000高性能打印機(jī)花了23個(gè)小時(shí)來打印電機(jī)，每個(gè)電機(jī)的打印時(shí)間僅為1.8分鐘。