3D打印技术在铸造中的产业化应用-学兔兔www.bzfxw.com.pdf

毛春生工程师 为推动中国制造业的发展及 转型升级，国家推}¨了“中囝制造 2025”计划， 我公 l()年前的长 期发展觇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H{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r汁算 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E1J技术之中，二 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，特别适合于制 作内腔复杂的原型，最适于与铸造 ：I=艺柑结合，实现产业化应用。 我公司于2012年引入进口高效 大型3D打印设备，开展3D扣‘印技 术在铸造中的产业化应用研究。设 备采用3DPT~艺，主要用于铸造砂 型的直接打印成形，传统铸造中 的模样制造、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 C I铸造设备 3D打印技术在铸造中的 产业化应用 共享装备股份有限公司 毛春生、刘轶 件为基础，运用粉末状等可黏合材 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，铺砂器将型砂按设 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I；,g-o．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 打印完整 个砂型。 在3DP打印技术与铸造、I 相结 ! 麓 合应用的过程中， -方面，由r我 公亩】购入的3D打印设备是从国外 进口的，其设备要求采川陂备制造 公司提供的型砂、树脂、 化卉lJ等 材料，且其3D打印设备干¨型砂均 有 争利保护。在试运行阶段，采川 设备原配的 砂、树脂、㈣化卉lJ等 材料可以打印出完荚的砂 ，但其 成本很高，以此现状企、I 将是亏小 销售，不符合企、l 发『堤需求。为 此，我公 技术 队开始 找其他 叮用F3DP技术的掣砂、树脂、… 化剂等材料，通过埘型砂粒度、 砂硅含量等的对比分析并 j国1人】卡lI 参露 脏热 27 C ； I铸造设备 崔爱军副总工程师 压铸机作为压铸的基本技术装 备，在生产过程中对产品质量、生 产成本、生产效率等都有着极大地 影响。随着压铸工艺的不断完善、 细化，对压铸机的各项功能的需求 也在不断地提高。目前，设备制造 企业在压铸机的精度、稳定性、主 要功能方面的差异将逐步缩小，销 售市场竞争Et趋激烈，设备厂家只 有站在用户的立场上，从压铸工艺 上入手，增加一些实用、适用、方 便的附加功能，才能受到广大用户 增加压铸机附加功能 满足压铸工艺需求 洛阳高新欣华福利加工有限公司 的喜爱，也避免陷入价格战的恶性 竞争中。 下面依据生产实践中的一些应 用诉求做一个简单的陈述，其中的 某些功能也可能在个别的压铸机上 有应用，列出的目的是希望我们的 压铸机生产厂家能够对用户的需求 做出积极的应对，使压铸设备能够 更好地为压铸工艺服务。 1．顶出系统的先复位 (1)先复位信号确认在压 铸生产中经常会遇到在合模前顶出 杆必须先行复位的模具，此类模具 大多采用复位杆形式，依靠螺纹连 接，利用设备的顶出液压缸的动作 来实现这一功能。实际应用当中会 出现复位杆螺纹损坏，导致模具顶 出板未退回，而压铸机顶出板已退 回，设备得到合模信号后开始合 模，造成模具损坏的现象。 为避免此类问题，经过我们 与设备生产厂家讨论沟通，在压铸 机的控制程序中增加了一个模具顶 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，我公司对 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技术生产铸件的成本。 3DP技术生产铸件，具有以下 28 造 参属 黼工 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的铸件尺 寸超差缺陷，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具有变 革性的意义。MW