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?,而蠟?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??梢栽谝徽够驇滋靸?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。
3D打印和經(jīng)典的模具構(gòu)造在模具穩(wěn)定性和強(qiáng)度方面是平等的。 通過在220到380 N / cm2之間的可調(diào)值,可以在分層過程中獲得的抗彎強(qiáng)度與常規(guī)方法生產(chǎn)的型芯的強(qiáng)度在同一范圍內(nèi)。
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偷暮唵沃苯由a(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。
進(jìn)一步的案例研究
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