干貨 | 南極熊獨家揭秘：鑄造砂型3d打印

在鑄件生產(chǎn)時，砂型鑄造是一種常用的鑄造工藝。但鑄件的結(jié)構(gòu)形狀越復(fù)雜，鑄模造型也就越麻煩。 快速成型技術(shù)使得成形過程的難度與待成形物理實體形狀的復(fù)雜程度無關(guān)。因此，今天砂型鑄模的許多造型任務(wù)都要用3D打印機(jī)來完成，這一寶貴技術(shù)特征使它能最好地適應(yīng)當(dāng)代制造業(yè)市場的競爭環(huán)境而飛速地發(fā)展起來。

據(jù)國內(nèi)第一3d打印媒體南極熊了解，快速成型技術(shù)只需要傳統(tǒng)加工方法30%～50%的工時和20%～35%的成本就能直接制造產(chǎn)品樣品或模具。3d打印原型已廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、電子、汽車、航空、航天領(lǐng)域，隨著該項技術(shù)的日臻完善，已經(jīng)給制造業(yè)帶來一場革命。

最初,3d打印技術(shù)的第一個重要應(yīng)用是產(chǎn)品的概念原型與功能原型制造。采用 3d打印技術(shù)制造產(chǎn)品的概念原型, 用于展示產(chǎn)品設(shè)計的整體概念、立體形態(tài)和布局安排, 進(jìn)行產(chǎn)品造型設(shè)計的宣傳, 作為產(chǎn)品的展示模型、 投標(biāo)模型、 面市模型使用;

3d打印技術(shù)發(fā)展到今天, 南極熊認(rèn)為其發(fā)展重心已從3d打印原型向快速制造及金屬零部件的快速直接制造方向轉(zhuǎn)移, 3d打印領(lǐng)域各種各樣的新材料及新工藝不斷出現(xiàn)。3d打印技術(shù)不僅應(yīng)用于設(shè)計過程, 而且也延伸到制造領(lǐng)域。 在制造業(yè)中,限制產(chǎn)品推向市場時間的主要因素是模具及模型的設(shè)計制造時間, 3d打印 是快速設(shè)計的輔助手段, 而更多的廠家則希望直接從 CAD 數(shù)據(jù)制成模具或產(chǎn)品。

△衛(wèi)星專用金屬3d打印部件

現(xiàn)在南極熊就為大家來揭秘3d打印在鑄造中的應(yīng)用，著重來看砂型3d打印。

快速原型作為鑄造模具可以用于砂型鑄造、 熔模鑄造、 陶瓷型精密鑄造、 石膏型精密鑄造。直接3d打印砂型,省去了傳統(tǒng)工藝的模型, 按照鑄型 CAD 模型(包括澆注系統(tǒng)等工藝信息)的幾何信息精確控制造型材料的堆積過程,直接制造鑄型,是傳統(tǒng)鑄造過程的重大變革。

復(fù)雜的3d打印砂型模具

鑄造在零件的復(fù)雜性和材料適應(yīng)性方面具有無可比擬的優(yōu)勢，但其柔性較差，鑄型的形成往往需要一個較長的周期，鑄件的尺寸和結(jié)構(gòu)的改變將會直接影響鑄型的設(shè)計、制造、裝配等工藝過程。將快速成型技術(shù)與鑄造技術(shù)結(jié)合起來，采用快速成型技術(shù)直接或間接完成鑄型的制造，將大大提高鑄件的柔性，使鑄造技術(shù)在制造柔性方面發(fā)生巨大的變化和明顯提高。

　直接鑄型制造與傳統(tǒng)造型工藝比較

也就是說, 直接鑄型制造工藝造型最有競爭力的優(yōu)勢在于是單件小批量、 型腔較復(fù)雜的大、 中型鑄件的造型,其制造周期、 制造成本及加工效率都是傳統(tǒng)方法無法相比的。 而對于形狀簡單、 大批量生產(chǎn)的小型鑄件, 與傳統(tǒng)造型法相比, 直接鑄型制造工藝則顯示不出太大優(yōu)勢。

快速鑄型制造又可分為間接3d打印鑄型制造和直接3d打印鑄型制造，直接3d打印鑄造運用RP技術(shù)直接完成可供澆注的鑄型，如裹覆砂型、樹脂砂型等，稱為直接RP鑄型制造。直接RP鑄型制造又可根據(jù)RP使能技術(shù)細(xì)分為微滴噴射技術(shù)RP鑄型制造和激光束RP鑄型制造兩大類。下面分別介紹幾種快速成型技術(shù)。

大尺寸砂型/蠟型3D打印機(jī)EP-S7250

砂型3d打印機(jī)成型工藝

1.PCM

PCM 工藝稱為無模鑄型制造,它是將 快速制造理論引進(jìn)到樹脂砂造型工藝中,采用輪廓掃描噴射固化工藝,實現(xiàn)了無模型鑄型的快速制造。 該工藝由清華大學(xué)研制成功,并推出商品化機(jī)型。

首先從零件 CAD 模型得到鑄型 CAD 模型, 分別噴射樹脂和固化劑的兩個噴頭在每一層鋪好壓實的型砂上分別精確地噴射粘接劑和催化劑。粘結(jié)劑與催化劑發(fā)生膠聯(lián)反應(yīng), 粘接劑和催化劑共同作用的地方型砂被固化在一起,其他地方型砂仍為顆粒態(tài)干砂。

固化完一層后再粘接下一層,所有的層粘接完之后就可以得到一個三維實體,原砂在粘接劑沒有噴射的地方仍是干砂,比較容易清除。清理出中間未固化的干砂就可以得到一個有一定壁厚的鑄型,在砂型的內(nèi)表面涂敷或浸漬涂料之后就可用于澆鑄金屬。

無模砂型制造工藝示意圖

該工藝采用傳統(tǒng)樹脂砂工藝中的水洗砂、 樹脂和固化劑, 原材料的準(zhǔn)備過程與傳統(tǒng)工藝相同,與以上工藝相比無需單獨制備原材料,且成本低廉, 鑄型強度高,無需特殊的

后處理, 尤其適合制造大中型鑄件。

選擇性激光燒結(jié)工藝示意

2.SLS

SLS 工 藝稱為 選擇性激光燒結(jié),  SLS 工藝是利用粉末狀材料成形的。將材料粉末鋪灑在已成形零件的上表面, 并刮平; 用高強度的 CO2 激光器在剛鋪的新層上掃描出零件截面; 材料粉末在高強度的激光照射下被燒結(jié)在一起,得到零件的截面,并與下面已成形的部分粘接; 在非燒結(jié)區(qū)的粉末仍呈松散狀,作為工件和下一層粉末的支撐。當(dāng)一層截面燒結(jié)完后, 鋪上新的一層材料粉末,選擇地?zé)�結(jié)下層截面, 如此循環(huán),最終形成三維實體,

粉末材料可以是金屬、 陶瓷、 石蠟、 聚碳酸酯等聚合物粉末, 也可以是鑄造用覆膜砂, 用包覆粘接劑的陶瓷粉末或覆膜砂作為成形材料,按照鑄型CAD 模型(包括澆注系統(tǒng)等工藝信息) 的輪廓信息精確控制激光束在造型材料粉末層進(jìn)行掃描, 使包覆在陶瓷粉末或覆膜砂表面的粘結(jié)劑熔化粘結(jié), 逐步堆積可得到鑄型的型殼, 清理出型腔內(nèi)未燒結(jié)的松散粉末, 就可用于澆注金屬零件。鑄型和砂芯可分別制造再裝配成完整鑄型,也可一體化制造, 減少下芯裝配帶來的誤差。SLS 工藝用于制造鑄型型殼, 若選用粒度較細(xì)的陶瓷粉和覆膜砂,選擇較小的分層厚度,可以得到表面質(zhì)量較好的鑄型。 但受成形設(shè)備成形空間和成形速度的限制,只適合于制造中小件。

3.3DP

3DP 工藝稱為三維印刷,它采用逐點噴灑粘接劑來粘接粉末材料的方法制造原型。3DP 工藝與 SLS 工藝類似, 采用粉末材料成形, 如陶瓷粉末,金屬粉末。 所不同的是材料粉末不是通過燒結(jié)連接起來的,而是通過多通道噴頭用粘接劑( 如硅膠) 將零件的截面“ 印刷” 在材料粉末上面,粘結(jié)時只進(jìn)行一次掃描,由于用粘接劑粘接的強度較低, 還必須將其置于加熱爐中,作進(jìn)一步的固化或燒結(jié),以提高粘結(jié)強度。

直接殼型鑄造工藝示意圖

美國 Solig en 公司根據(jù) 3DP 原理開發(fā)的直接殼型鑄造工藝( DSPC )如圖 3 所示。該技術(shù)使用陶瓷粉末為造型材料,粘接材料選用硅溶膠。 由于陶瓷粉末顆粒尺寸在 75
m～150
m 之間, 所以 DSPC 工藝造型的表面質(zhì)量較高,但這種硅酸鹽水溶液分層粘接起來的陶瓷鑄型強度較低,必須經(jīng)過焙燒之后才能用于澆注金屬, 如果是大型鑄件的鑄型就需要價格高昂、 體積龐大的加熱設(shè)備,所以 DSPC 工藝不適合大中型鑄件的生產(chǎn)。

4.GS

GS( Gener is sand) 工藝德國 Generis 公司也從事砂型的快速成形研究, 其工藝路線是將砂粒鋪平之后, 先用多通道噴頭向砂床均勻噴灑樹脂,然后由一個噴頭依據(jù)輪廓路徑噴射催化劑,催化劑遇樹脂后發(fā)生膠聯(lián)反應(yīng), 使鑄型層層固化堆積成形。

GS 砂成形工藝示意圖

該工藝砂箱尺寸可達(dá) 1500 mm×750 mm×750 mm,分層厚度可達(dá) 0. 3 m m,可用于制造大中型鑄型, 但其缺點是十分明顯的, 由于樹脂噴灑在整個砂床表面,鑄型制作完

畢后是在含有樹脂的砂包圍之中, 這樣給后續(xù)取砂型時清砂帶來困難, 需特殊處理工序,同時也影響了砂型的精度和表面質(zhì)量。

不同工藝3d打印直接鑄型制造方法特點:

1. SLS 和 3DP 工藝, 由于采用粒度很細(xì)的陶瓷粉末等材料, 其激光束或多通道噴頭使成形單元較小, 所以與采用原砂的 PCM 工藝相比, 具有較高的鑄型表面質(zhì)量。但受

成形設(shè)備成形空間和成形速度的限制, 只適合于制造中小件。SLS 與 3DP相比, 因沒有后處理工序, 并且可利用現(xiàn)有的覆膜砂造型, 故在鑄造上的應(yīng)用更具優(yōu)勢。

2. PCM 工藝和 GS 工藝采用的掃描運動系統(tǒng)和噴射技術(shù)使其具有較大的成形空間, 其掃描系統(tǒng)的運動精度高,制造鑄型的尺寸誤差可以控制在許可范圍以內(nèi), 而且這一

誤差不會隨鑄型尺寸增大而顯著增大。成形設(shè)備的運動精度一般遠(yuǎn)小于這一誤差, 所以可制造大、 中型鑄型。 PCM 工藝因原砂、 樹脂等原材料的準(zhǔn)備過程與傳統(tǒng)工藝相同, 且無GS 工藝煩雜的后處理工序和專用設(shè)備, 鑄型的精度和表面質(zhì)量更易保證, 優(yōu)勢明顯,但表面質(zhì)量仍有待進(jìn)一步提高�？傊�, 與傳統(tǒng)造型方法相比,直接鑄型制造工藝有著無可比擬的優(yōu)越性。 任何一種工藝都有一定的適用范圍, 這是工程問題的特點, 直接鑄型制造工藝并不例外,它也不能取代傳統(tǒng)造型工藝。傳統(tǒng)造型方法在大批量生產(chǎn)中具有很大的優(yōu)越性。 由于模樣可以重復(fù)利用,傳統(tǒng)方法生產(chǎn)鑄件的成本和周期與生產(chǎn)批量有反比關(guān)系, 而直接鑄型制造工藝的

利用3D打印直接成型砂型（芯）

基于覆膜砂激光快速成型方法的鑄造工藝

    覆膜砂具有加熱固化的特點，其固化溫度一般為200～280℃。當(dāng)激光掃描覆膜砂時，表面的覆膜砂吸收的光能轉(zhuǎn)化成熱能并向深層的覆膜砂傳播，使固化溫度范圍內(nèi)的砂粒發(fā)生固結(jié)。激光功率、掃描速度等工藝參數(shù)對最終的砂型強度有重要影響。通過熱相儀測溫、Ansys有限元軟件數(shù)值模擬及現(xiàn)場實驗的辦法，得到了不同功率條件下覆膜砂的熱固結(jié)寬度及深度曲線，給出了覆膜砂SLS法成型的合理工藝參數(shù)，并指出功率過大，會因覆膜砂的樹脂膜發(fā)生過燒和炭化而使其失去粘結(jié)作用。

    利用覆膜砂過熱炭化失效的特點，可以產(chǎn)生一種基于激光束輪廓線掃描直接獲得覆膜砂鑄型的方法。首先利用CAD軟件，在計算機(jī)中建立要加工零件的三維立體模型，并用分層切片軟件對其進(jìn)行處理，得到不同高度上每一截面層的平面幾何信息。CAD/CAM系統(tǒng)根據(jù)截面信息生成x-y激光束在各層粉末上的數(shù)控運動指令。在計算機(jī)的控制下，按照截面輪廓的信息，在粉末上掃描出截面形狀，激光的功率要足夠大，使得輪廓邊界處的粉末完全炭化而失去固化作用，逐層掃描直至堆積出零件的三維曲面結(jié)構(gòu)的分型面。按照覆膜砂固化工藝條件的要求對砂箱內(nèi)型砂進(jìn)行加熱固化，使固化后的覆膜砂沿著分型面分型，就可得到目標(biāo)鑄型。其有主要特點是：成型速度快，效率高：成型件的機(jī)械性能及表面質(zhì)量高：成型材料選擇范圍廣。

基于快速成型方法的石膏型精密鑄造工藝
    快速成型技術(shù)與精密鑄造技術(shù)相結(jié)合，為鑄造模具快速設(shè)計與制造提供了新途徑，并大大提高鑄造生產(chǎn)的柔性，其中將RP原型運用到石膏精密鑄造技術(shù)中就是新發(fā)展之一。

    快速成型技術(shù)與石膏型精密鑄造相結(jié)合主要有兩種途徑：一種是采用LOM、FDM、SLS或SLA工藝制造的原型作為母�；蚬柘鹉z中間轉(zhuǎn)化模，進(jìn)行石膏型拔模精密鑄造，由于最終的得到零件或模具是RP原型翻制模，即RP原型與生產(chǎn)出的鑄件互為鑄件、鑄型關(guān)系，結(jié)構(gòu)正好相反，因而被稱為間接RP-石膏型制造工藝：另一種是采用RP原型作為主模型，翻制硅橡膠，采用硅橡膠翻制蠟型或直接采用LOM等工藝制造的原型，進(jìn)行石膏型熔模精密鑄造，鑄造最終產(chǎn)物與RP原型尺寸、結(jié)構(gòu)完全相同，是RP原型不同材質(zhì)的翻版，因而稱為直接RP-石膏型制造工藝。

    采用直接RP-石膏型制造技術(shù)，尤其是基于SLS工藝的直接RP-石膏型制造技術(shù)，極高的提高了石膏型熔模精密鑄造的柔性。石膏型熔模鑄造技術(shù)正是在直接RP-石膏型制造技術(shù)的推動下，展現(xiàn)出無限的生機(jī)。

基于快速成型方法的冷凍鑄造工藝

    冷凍鑄造技術(shù)在國內(nèi)外都尚處于起步階段，有資料報道的只有美國的Duramax公司在1991年開始致力于冷凍鑄造工藝的研究，并申請了美國專利。另外，近些年有些研究者將快速成型技術(shù)(RP)和冷凍鑄造技術(shù)結(jié)合起來，形成了快速冷凍工藝并取得了一定的進(jìn)展，具有代表性的是美國的密蘇里大學(xué)和中國的清華大學(xué)，他們都分別設(shè)計了自己的RFP系統(tǒng)并利用該系統(tǒng)對有關(guān)的工藝參數(shù)進(jìn)行了研究。

冷凍冰模可以用于陶瓷型和熔模鑄造。用冷凍冰模翻制鑄型與傳統(tǒng)的陶瓷型和熔模鑄造工藝的主要區(qū)別是：一些工序必須在低溫環(huán)境中進(jìn)行。造型材料必須為適應(yīng)低溫環(huán)境作出相應(yīng)調(diào)整或重新選擇。目前，較多的研究集中在熔模鑄造中。

    目前對冷凍鑄造的研究面還應(yīng)當(dāng)拓寬，不僅在熔模鑄造和陶瓷型鑄造技術(shù)中，而且還可以拓展到其它鑄造工藝，并借鑒其它工藝的一些原理和方法克服冷凍鑄造中的工藝難點。另外，在制模技術(shù)研究中，采用RFP技術(shù)制模，不需要壓型，可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備的周期，這在單件多品種生產(chǎn)中具有優(yōu)勢，但由于水物理性質(zhì)和該成形方法的特點，使冰模的成形速度較慢。因此，這種方法并不適合批量生產(chǎn)方式。因此，研究適合批量生產(chǎn)的更有效、更簡捷、更可靠的冰模制作技術(shù)非常重要。通過選擇、開發(fā)低溫性能良好的軟模材料，設(shè)計操作簡單，保證程度高的壓型結(jié)構(gòu)是提高冰模應(yīng)用性能的重要保證。

著名3d打印機(jī)公司

Exone公司就是一家該領(lǐng)域中的領(lǐng)先企業(yè)。早在1999年這家集團(tuán)公司包括今天的企業(yè)負(fù)責(zé)人Rainer Höchsmann先生在內(nèi)的工程師們就研發(fā)成功了砂型和砂芯用的3D打印機(jī)樣機(jī)。今天，作為Exone公司經(jīng)營業(yè)務(wù)的一個組成部分，它們的砂芯鑄模3D打印技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為國際上領(lǐng)先的技術(shù)。

Exone集團(tuán)公司開發(fā)這項技術(shù)的主要目的是：經(jīng)快速制造進(jìn)入實際鑄造生產(chǎn)之中。新一代造型機(jī)的成本和費用與傳統(tǒng)造型機(jī)的相同，但卻可以極大的提高鑄件的質(zhì)量和精度。目前，已有兩種型號的設(shè)備可供用戶選用：小型的S-Print和大型的S-Max。由于這一技術(shù)有著非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，因此它具有很強的生命力。

ExOne的3D砂型、砂芯打印機(jī)產(chǎn)品具有很大優(yōu)勢，能取代現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)中的復(fù)雜的砂型制作流程，采取的是Binder Jetting Techonolgy(噴墨砂型打印技術(shù))，SLS和SLA兩種技術(shù)主要采用激光熱熔技術(shù)，這種技術(shù)下3D打印機(jī)機(jī)的工作狀態(tài)可以理解為以一個點一個點來成型，然后直接做出產(chǎn)品。噴墨砂型打印技術(shù)則是一個平面一個平面打印，直到做出產(chǎn)品的砂型，然后用傳統(tǒng)的鑄造技術(shù)和這個砂型制造出需要的產(chǎn)品。

目前S-Max系列產(chǎn)品最大能打印出長1.8米×寬1米×高0.7米的砂型產(chǎn)品，另外，因為只打印砂型而不是直接打印產(chǎn)品，所以可以用砂型制作各種金屬的產(chǎn)品甚至各種合金都可以灌注入砂型成型。傳統(tǒng)制造砂型的過程短則1個月多則需數(shù)月，而3D打印砂型缺耗時很少，比如一臺發(fā)動機(jī)的3D打印砂型也只需11個小時就可制作完成。ExOne成立至今一共賣出72臺3D打印機(jī)，每臺售價在100萬歐元左右，主要銷售市場是美國、歐洲，以及亞洲。


直接鑄型制造工藝的分析與比較
直接鑄型制造工藝和傳統(tǒng)的鑄型制造技術(shù)相比,直接鑄型制造工藝具有無可比擬的優(yōu)越性, 它不僅使鑄造過程高度自動化、 柔性化、 敏捷化, 降低工人勞動強度,而且在技
術(shù)上突破了傳統(tǒng)工藝的許多障礙, 使設(shè)計、 制造的約束條件大大減少, 具體表現(xiàn)在以下幾個方面:

1. 無需模型。在傳統(tǒng)鑄造生產(chǎn)中,模型制造是一個重要環(huán)節(jié)。模樣一般用木材、 塑料、 金屬等材料由手工或機(jī)器加工而成, 有時需要鉗工修理,費時耗資, 且精度不易保證。對一些形狀復(fù)雜的鑄件, 例如發(fā)動機(jī)葉片、 船用螺旋槳、 汽車缸體、 缸蓋等,雖然目前有些模樣的加工采用數(shù)控機(jī)床、仿形銑等先進(jìn)的設(shè)備和工藝,但由于編程復(fù)雜以及刀具干涉對幾何形狀的制約都使難度增大, 造成成本高、 周期長;而直接鑄型制造工藝則完全避免了傳統(tǒng)鑄型制造技術(shù)的這一最大缺陷, 從而在縮短砂型制造時間、 降低砂型制造成本等諸多方面, 都使砂型制造技術(shù)有了一個質(zhì)的飛躍。

2. 制造時間短。 鑄型的制造時間是指從鑄型設(shè)計結(jié)束到制造完成用于澆鑄之前的這一段時間。傳統(tǒng)方法制造鑄型必須先加工模樣, 無論是普通加工還是數(shù)控加工, 模樣的制造周期都比較長。 對于大中型鑄件來說, 鑄型的制造周期一般以月為單位計算。 由于采用計算機(jī)自動處理, 直接鑄型制造工藝的信息處理過程一般花費幾小時至幾十小時。相對于整個鑄造過程而言, 這一段時間可以忽略。

3.一體化造型。 傳統(tǒng)造型由于需要將模型從鑄型中取出,所以必須沿鑄件最大截面處(分型面) 將其分開,也就是采用分型造型。 這樣往往限制了鑄件設(shè)計的自由度,某些型面和內(nèi)腔復(fù)雜的鑄型不得不采用多個分型面, 使造型、 合箱過程的難度大大增加,易使鑄件產(chǎn)生錯箱、 飛邊等缺陷,加大了清理工作量和機(jī)加工量。直接鑄型制造工藝采用堆積成形原理, 沒有起模過程,所以分型面的設(shè)計并不是主要障礙。分型面的設(shè)計甚至可以根據(jù)需要不設(shè)置在鑄件的最大截面處, 而是設(shè)在鑄件的非關(guān)鍵部位。對于某些鑄件, 完全可以采用一體化造型方法,即上、 下型同時成形。一體化造型的最顯著的優(yōu)點是省去合箱,減少設(shè)計約束和機(jī)加工量,使鑄件的尺寸精度更容易控制。

4.型、 芯同時成形。由于采用離散/ 堆積成形原理, 因此直接鑄型制造工藝很容易實現(xiàn)型、 芯同時成形。傳統(tǒng)工藝出于起�？紤],型腔內(nèi)部一些的結(jié)構(gòu)設(shè)計成型芯,型、 芯分開制造, 然后再下芯將二者裝配起來,裝配過程需要準(zhǔn)確定位,還必須考慮芯子的穩(wěn)定性。直接鑄型制造工藝制造的鑄型,型芯可同時堆積而成, 無需下芯裝配,位置精度更易保證。

5.無拔模斜度。 由于直接鑄型制造工藝是無模樣的直接堆積造型,沒有拔模問題,所以傳統(tǒng)鑄型設(shè)計必不可少的拔模斜度等約束在此失去意義, 因而可減輕鑄件重量。

6.可制造含自由曲面( 曲線)的鑄型。傳統(tǒng)工藝中,采用普通加工方法制造模樣的精度難以保證;數(shù)控加工編程復(fù)雜,另外刀具干涉等障礙無法克服。 所以傳統(tǒng)工藝制造含自由曲面或曲線的鑄件精度不易保證。 而基于離散/堆積成形原理的直接鑄型制造工藝, 不存在成形的幾何約束,因而能夠很容易地實現(xiàn)任意復(fù)雜形狀的造型, 且易保證精度。

7.可制造組合零件( 功能零件)。 由于傳統(tǒng)鑄造工藝的限制,在零件的設(shè)計制造過程中,某功能件需要分成幾個零件,分別進(jìn)行鑄造和加工, 然后裝配而成。 而基于離散/堆積成形原理的直接鑄型制造工藝, 無需模型,不存在起模問題對零件的形狀限制, 可以將傳統(tǒng)工藝下的幾個零件組合成功能零件一次成形,減少了機(jī)加工和裝配工作量,徹底消除了加工和裝配誤差帶來的精度損失�？梢娺@項新工藝還可以帶來設(shè)計思想的變革,可大幅度提高生產(chǎn)效率,降低制造成本。

8.鑄型 CAD體化。在鑄件 CAD 模型的基礎(chǔ)上,可進(jìn)行計算機(jī)繪制澆注鑄型:補償收縮的尺寸定標(biāo),添加圓角; 同時確定鑄型數(shù)與澆注系統(tǒng)類型�？蓪㈣T件制造過程中的收縮、 變形通過有限元模擬和誤差數(shù)據(jù)統(tǒng)計,可以實現(xiàn)早期的、 多回路的、 閉環(huán)控制的誤差反饋系統(tǒng);進(jìn)一步可用流動/固化軟件來模擬檢查原 CAD 模型的設(shè)計和工藝參數(shù)的確定是否合理, 以便預(yù)測、 發(fā)現(xiàn)并解決鑄造過程中的各種問題。 從而實現(xiàn)了鑄造過程的計算機(jī)集成制造。

     南極熊認(rèn)為在當(dāng)今技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)融合的大背景下，將快速成型方法引入傳統(tǒng)鑄造生產(chǎn)中，會產(chǎn)生出更加適應(yīng)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的新型鑄造工藝，也將對傳統(tǒng)鑄造工藝的升級提高起到良好的助力作用，從而使得鑄造行業(yè)獲得科學(xué)發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展。

引用資料：基于 RP 工藝的直接鑄型制造方法探討  
延伸閱讀：專訪ExOne砂型3D打印機(jī)
【德國】Voxeljet（大型鑄具、砂型模具及砂芯、可連續(xù)的3D打印機(jī)）