铸造,就是往一个模具里头灌热的金属浆,金属浆成型冷却后就有了预期的形状。

是不是很像香港的著名小吃鸡蛋仔,也是把鸡蛋浆放入一个黑色的插着电的有很多球型隆起的模具里,那么等下成型后的样子就是一个个圆球状的啦。
工业产品的铸造,可不像鸡蛋仔的形状那么简单。很多工业零件的模具,是由一整套组合拼接、组合而成。
这一整套模具,都可以通过3D打印技术来完成。在3D打印机的CAD文件里,一整套模具是这样“平躺”在打印台上的。
由于成型缸的空间是比较充裕的,所以出于节省成本的考虑,在打印之前,工程师能够把很多模型文件都导入进去。所以每次打印之前,模型数据看起来密密麻麻的。
与常见的桌面型3D打印机不同,一台砂型3D打印机体积是相当大的,因此只有在工厂里才能看到。以2米×1米×1米成型体积的3D打印机德国Voxeljet为例,下图可以直观地看到机器与人的大小比例。
3D打印的过程,就是先铺一层砂,用粘接剂进行固化,然后层层叠加。砂模的材料是石英砂,由于是利用树脂把砂材料粘结起来,所以这种砂也叫树脂砂。
3D打印砂模增材成型,起源于古老砂模铸造成型技术,通过增材新材料科学实验,结合多年的3D打印得以实现。
近年来,针对一些数量较少的小批量铝合金结构复杂型的手板零件,特别是新能源汽车的电机、增程式混合发动机壳体等,我们得出以下结论:在前期打样和小批量壳体试验中,使用砂模打印后,再进行铝合金铸造工艺,是最能节省时间和节省制造成本的方法。
近年来,大部分工厂所采用3D打印砂模,它是完全打印出的模具,再也不用像十年前的那种做法:先要做出产品的原型再进行围砂的成型方式。时间更替带来技术更新,工业人在近两年引进的是直接采用新材料,直接使用3D打印技术,打印出砂型模具后,直接铸铝成型,从中省掉了一道原型的制造工序,这种砂模具铸造工艺在增程式新能源汽车开发的过程中得到广泛使用。

砂模铸造在快速成型样件中,模具寿命达到200次,铸造出的手板样件与将来的产品物性完全符合,可做各种汽车中的性能验证,打样周期短、成本低,一套增程发动机铝壳体的模具成本可控制在2万元以内。铝壳体计价方式按照重量称,铸造费用不会超过材料费用的两倍。
砂模原材料,又称之为增材新材料,主要成分是江砂或河砂,再增加特种固化剂。通过3D打印的光固化的成型方式,将砂体进行叠层成型,使其达到特定的产品外观和结构形状,制成一个完整的的模具,铸造完成之后,模具可进行破碎后重复利用,能做到旧材新用,中间过程材料浪费率不超过5%,正是由于这一特点,使得其在制造业中的确算得上是一种新型又有优势的新材料。
在传统的铸造工艺中,砂型的制作通常需要耗费大量的时间和人力。而且传统的砂型制作方法存在一定的局限性,无法满足复杂铸件的需求。然而,随着3D打印技术的快速发展,铸造砂型的制造方式发生了翻天覆地的变化,具体优势如下:
采用传统方法制造砂型需要经过多个步骤,如模具制作、砂型浇注、干燥和修整等。而铸造砂型3D打印机能够直接将设计好的CAD模型转化为实体,大大缩短了制造时间。利用3D打印技术,可以在几个小时内完成一个复杂铸件的砂型制作,大大加快了铸造过程。

3D打印技术的高精度和精细控制能力,使得铸造砂型的制造精度得以提高。传统的砂型可能存在缺陷和变形,导致最终铸件质量下降。而采用3D打印技术制造的砂型能够准确地还原设计图纸,提高铸件质量,降低废品率。
传统的砂型制造方法受到模具限制,对于复杂形状的铸件难以满足要求。而铸造砂型3D打印技术则能够轻松应对复杂的几何形状,实现更多样化的设计。设计师可以更灵活地设计砂型,满足客户的需求,同时也提升了铸件的功能性和美观性。

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