3DP打印砂型鑄造全套工藝流程及應(yīng)用案例解析

2023年5月8日，北京三帝科技股份有限公司聯(lián)合旗下武功縣欣鑫有色金屬鑄造有限公司作了一場線上報告，主題為“3DP砂型打印技術(shù)在綠色智能鑄造中的應(yīng)用實踐”，報告由三帝科技產(chǎn)品技術(shù)副總趙浩博士和欣鑫鑄造總經(jīng)理譚大為主講，南極熊對本場報告進(jìn)行了直播。

本文，我們來回顧一下本場直播的主要內(nèi)容。

2023年工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展改革委、生態(tài)環(huán)境部三部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推動鑄造和鍛壓行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》。在發(fā)展目標(biāo)中指出：“2025年，鑄造和鍛壓行業(yè)總體水平進(jìn)一步提高，......重點領(lǐng)域高端鑄件、鍛件產(chǎn)品取得突破，掌握一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，一體化壓鑄成形、無模鑄造、砂型3D打印、超高強(qiáng)鋼熱成形、精密冷溫?zé)徨�、輕質(zhì)高強(qiáng)合金輕量化等先進(jìn)工藝技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。在重點任務(wù)中提出:“發(fā)展先進(jìn)鑄造工藝與裝備短流重點發(fā)展高緊實度粘土砂自動化造型、......、程鑄造、砂型3D打印等先進(jìn)鑄造工藝與裝備。”

趙浩博士表示，3DP砂型3D打印技術(shù)在綠色智能鑄造中主要可以用于：

● 復(fù)雜、高端產(chǎn)品制造：航空航天、軍工等，改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高產(chǎn)品性能；
● 快速研發(fā)試制：新能源汽車零部件研發(fā)試制，減少模具投入和浪費，改善生產(chǎn)環(huán)境；
● 小批量多品種制造：船舶、泵閥、設(shè)備儀器，數(shù)據(jù)驅(qū)動、快速柔性、加快新品開發(fā)。

三帝科技團(tuán)隊創(chuàng)立于1994年，自主研發(fā)SLS/SLM激光3D打印和3DP/BJM粘結(jié)劑噴射3D打印技術(shù)，29年持續(xù)服務(wù)1000余家客戶，應(yīng)用于航空航天、軍工、汽車、船舶泵閥、工程機(jī)械等領(lǐng)域。旗下的產(chǎn)品涵蓋了設(shè)備、材料工藝和制造服務(wù)。

三帝科技-隆源成型AFS-J系列設(shè)備采用最新一代高速震動鋪粉技術(shù)(HSVC9.0靜音)，配合高性能成型工藝和智能算法技術(shù)，為用戶提供卓越的成型精度、平衡可控的鑄造性能和優(yōu)良的可靠性。AFS-J1600Plus 可以提供1600×1000×700mm的成型尺寸，噴頭分辨率為400dpi，成型速度達(dá)到15s/層；更大的AFS-J2100可以提供2160×1330×700mm的成型尺寸，噴頭分辨率可實現(xiàn)200-800dpi可調(diào)。

在砂型材料方面，三帝科技-隆源成型AFS-J系列設(shè)備配套高性能樹脂粘結(jié)劑、固化劑、清洗劑，配合原廠標(biāo)準(zhǔn)砂型材料可以保證成型質(zhì)量和穩(wěn)定性。同時面向全國用戶提供開源砂材工藝解決方案，積極為用戶優(yōu)化使用成本。

趙浩博士表示，三帝科技通過與子公司欣鑫鑄造的聯(lián)合，能夠為用戶提供一站式、全流程的快速鑄造交付解決方案。

欣鑫鑄造總經(jīng)理譚大為則進(jìn)一步的介紹了3DP砂型鑄造的工藝流程，以及欣鑫鑄造的應(yīng)用案例。在接到客戶的零件設(shè)計圖之后，進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計、3DP砂型優(yōu)化設(shè)計及排箱；然后將得到的3D打印數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入3D打印機(jī)中來制造砂型；打印好的砂型、砂芯進(jìn)行組芯、合型之后進(jìn)行澆鑄；最后進(jìn)行一系列的后處理，得到最終的成品并進(jìn)行檢驗。三帝科技和欣鑫鑄造在整個工藝流程的各個環(huán)節(jié)均具有自身的優(yōu)勢和豐富經(jīng)驗。

3DP技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在的階段，與傳統(tǒng)的制造工藝相比已經(jīng)具備了一定的優(yōu)勢，無論是在交付周期、小批量生產(chǎn)成本、模具精度和經(jīng)濟(jì)效益各個方面。

據(jù)譚大為介紹，欣鑫鑄造是一家專業(yè)從事銅鋁等有色金屬合金鑄造、機(jī)械加工、新型汽車零部件研發(fā)、3D打印開發(fā)及服務(wù)的企業(yè)，2021年成為陜西省首個引入3DP砂型打印裝備的快速鑄造企業(yè)，通過3D打印智能化改造，建立了綠色、柔性、高端的快速鑄造能力。

公司占地面積22000平方米，現(xiàn)有建筑面積18000平方米。擁有先進(jìn)的鑄造和加工設(shè)備50余臺套。3DP砂型打印設(shè)備3臺，SLS選區(qū)激光燒結(jié)3D打印設(shè)備3臺，年產(chǎn)鑄件約1800噸。

服務(wù)的領(lǐng)域主要涉及軍工、汽車、機(jī)械制造等。

隨后，譚大為列舉了欣鑫鑄造的多個綠色鑄造案例，以復(fù)雜內(nèi)腔耐壓結(jié)構(gòu)產(chǎn)品——水冷電機(jī)殼為例，其技術(shù)難點主要在于：砂型發(fā)氣量低于14ml/g，砂型強(qiáng)度高于2.0MPa，滿足復(fù)雜內(nèi)冷流道鑄造要求，耐壓0.3MPa。

實施方案：采用FR01及高硅砂，滿足以上技術(shù)要求。

更多案例詳情可以觀看南極熊的直播回放。

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