3D打印熔模鑄造為航空產(chǎn)業(yè)添加新動(dòng)力，成本大幅降低

熔模鑄造又稱(chēng)失蠟鑄造，我國(guó)的失蠟法至遲起源于春秋時(shí)期，歷史悠久。失蠟鑄造是用蠟制作所要鑄成零件的蠟?zāi)＃�然后蠟�(zāi)Ｉ贤恳阅酀{，這就是泥模。泥模晾干后，放入熱水中將內(nèi)部蠟?zāi)Ｈ刍�。將熔化完蠟�(zāi)５哪嗄Ｈ〕鲈俦簾�成陶模。一�?jīng)焙燒。一般制泥模時(shí)就留下了澆注口，再?gòu)臐沧⒖诠嗳虢饘偃垡�，冷卻后，所需的金屬零件就制成了。

在過(guò)去一個(gè)世紀(jì)里，這個(gè)工藝流程經(jīng)過(guò)許多革新，但是制作復(fù)雜零部件的所需的工模具還是非常耗時(shí)和緩慢的。制作時(shí)間得以月計(jì)算，費(fèi)用也可能達(dá)到數(shù)十萬(wàn)美元。雖然失蠟法（熔模鑄造）飽含老祖宗的智慧，但是在技術(shù)不斷革新的現(xiàn)代，一旦停止技術(shù)的探索和創(chuàng)新，那么企業(yè)被淘汰終將是時(shí)間問(wèn)題。

今天我們要聊到的就是如何使用3D打印技術(shù)來(lái)為古老的熔模鑄造注入新的生命力。

挑戰(zhàn)：花費(fèi)少量時(shí)間和成本制作高品質(zhì)熔模鑄造原型
解決方案：3D Systems QuickCast®工藝-使用ProX 800打印機(jī)(SLA技術(shù))和Accura®CastPro™ Free 無(wú)銻材料
成果：
• 制作復(fù)雜熔模鑄造原型的時(shí)間從幾個(gè)月縮短至幾天
• 成本從20萬(wàn)-30萬(wàn)美元降低至6千-1萬(wàn)5千美元
• 支持產(chǎn)品原型多次快速迭代
• 使部件一體化，減輕重量
• 無(wú)銻材料最佳燃盡率

Vaupell是一家擁有70年歷史的航空航天部件供應(yīng)商，公司使用3D Systems的QuickCast®服務(wù)，通過(guò)3D打印SLA技術(shù)直接打印原型進(jìn)行熔模鑄造，不需要制作蠟?zāi)Ｋ�需的工模具，不需要制作蠟�(zāi)＃瑑H需傳統(tǒng)手段的一部分成本和極快的速度就能制作出客戶所需的零部件。因?yàn)楹娇帐袌?chǎng)往往需要小批量復(fù)雜度高的零部件，QuickCast服務(wù)十分貼合航空市場(chǎng)的需求。
Vaupell新業(yè)務(wù)發(fā)展部門(mén)的銷(xiāo)售工程師安迪·李維斯估計(jì)通過(guò)3D Systems的ProX 800打印機(jī)制作一個(gè)直徑66厘米的零部件原型只需要2-3天，費(fèi)用僅需約6千-1萬(wàn)5千美元。然而傳統(tǒng)手段，單單制作用于這個(gè)零部件的蠟?zāi)９つ＞咭残枰�花費(fèi)數(shù)月乃至超過(guò)一年的時(shí)間，成本也需要耗費(fèi)2萬(wàn)美元到3萬(wàn)美元。

Vaupell公司快速原型部門(mén)經(jīng)理奧斯丁·王表示：“ProX 800可以打印大尺寸部件的屬性正是我們所需要的。一次性就可以打印出大尺寸部件，無(wú)需使用小型設(shè)備打印兩次。不但顯著縮短了制作時(shí)間，大尺寸部件還幫助降低了人力成本，因?yàn)椴考�越少，所需粘接越少�！?br />
QuickCast熔模鑄造極適用于兩類(lèi)需求:無(wú)法使用傳統(tǒng)方式制作的鑄件；部件復(fù)雜程度過(guò)高，以至于需要花費(fèi)數(shù)年來(lái)制作用于生產(chǎn)的模具。從事航空業(yè)的公司已經(jīng)發(fā)現(xiàn)3D打印的妙處，可以減少裝配件的數(shù)量，另外在保持甚至超出傳統(tǒng)制造件強(qiáng)度和耐用性時(shí)，還能使部件更輕質(zhì)。因?yàn)橥ㄟ^(guò)模具制作用于生產(chǎn)的原型很長(zhǎng)的周期來(lái)設(shè)計(jì)和制作蠟?zāi)＿^(guò)于費(fèi)時(shí)費(fèi)力，所以3D打印已經(jīng)為位于新罕布什爾州的Vaupell快速原型部門(mén)創(chuàng)造了大量業(yè)務(wù)。

“QuickCast原型可以讓我們的客戶提早在進(jìn)入生產(chǎn)前或者在原型制作工具設(shè)計(jì)、制作、測(cè)試和上線前就得到部件。”李維斯舉了一個(gè)現(xiàn)實(shí)案例，Vaupell公司使用QuickCas服務(wù)來(lái)制作復(fù)雜的熔模鑄造原型，在2天半時(shí)間里制作了20個(gè)部件，在一個(gè)月內(nèi)迅速完成120個(gè)部件。

熔模鑄造有一大難點(diǎn)，就是在制造過(guò)程的收縮率，通過(guò)QuickCast工藝可以顯著降低收縮率。李維斯提到：QuickCast的一大優(yōu)勢(shì)就是你只需計(jì)算金屬收縮率。你不用計(jì)算金屬和上面的蠟的收縮。QuickCast制作的原型更精確，比蠟?zāi)Ｖ谱髟�型誤差更小。“

通過(guò)3D打印制作原型容錯(cuò)能力更高。如果在制作原型的時(shí)候出了差錯(cuò)，或者部件未能達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，也只需花費(fèi)數(shù)天來(lái)重新設(shè)計(jì)和制作原型，不像傳統(tǒng)工藝那樣需要花費(fèi)數(shù)周或數(shù)月來(lái)修改蠟?zāi)＞摺?br />

對(duì)于原型的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，QuickCast支持更多迭代的能力是關(guān)鍵，所以許多傳統(tǒng)熔模鑄造的公司已經(jīng)開(kāi)始轉(zhuǎn)型，讓3D打印技術(shù)制作原型取代繁瑣的傳統(tǒng)手段制作原型。

在3D打印的早期階段，熔模鑄造的一個(gè)主要備受關(guān)注的重點(diǎn)就是可用材料的質(zhì)量和性能。Accura CastPro™ Free材料是一種透明、類(lèi)聚碳酸酯的材料，不含重金屬，所以它是一款極其適合用于熔模鑄造的高品質(zhì)材料，完全破解了這種隱憂。

“因?yàn)镃astPro Free是一款不含銻的材料，所以在制作最終金屬件時(shí)候，不容易出現(xiàn)瑕疵問(wèn)題。“Vaupell公司的高級(jí)制造技術(shù)經(jīng)理戴夫·佩萊格里諾如此說(shuō)到。CastPro Free燒毀后灰燼殘余量極低，保質(zhì)的同時(shí)節(jié)省后處理時(shí)間。李維斯提到：“如果樹(shù)脂不能完全燒盡，對(duì)于客戶來(lái)說(shuō)就是一個(gè)問(wèn)題，CastPro Free燒毀后幾乎沒(méi)有殘余量是確保高質(zhì)量的關(guān)鍵。“

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