NJII 與 Foundry Lab 合作生產(chǎn)高性能數(shù)字金屬鑄造零件，兼具3D打印和傳統(tǒng)鑄造優(yōu)勢(shì)

2024年11月27日，南極熊獲悉，新西蘭金屬鑄造公司Foundry Lab宣布新澤西創(chuàng)新研究所(NJII) 成為DMC-3 數(shù)字金屬鑄造 (DMC) 系統(tǒng)的首個(gè)商業(yè)客戶。

NJII研究所的國(guó)防團(tuán)隊(duì)將部署DMC-3 系統(tǒng)，作為協(xié)作、操作、制造、工程和培訓(xùn) (COMET) 計(jì)劃的一部分。這項(xiàng)公私合作伙伴關(guān)系涉及美國(guó)陸軍 DEVCOM 軍備中心(DEVCOM AC)、NJII和新澤西理工學(xué)院(NJIT)，致力于推進(jìn)制造業(yè)的勞動(dòng)力發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)國(guó)防和國(guó)土安全目標(biāo)。

NJII 國(guó)防制造技術(shù)總監(jiān)Thomas Murphy 表示：“我們很高興有機(jī)會(huì)與Foundry Lab 合作，將金屬鑄造帶回美國(guó)，并幫助美國(guó)有限的鑄造廠/鑄造廠。我們的合作伙伴有許多鑄造應(yīng)用，而一個(gè)關(guān)鍵因素是激勵(lì)在鑄造方面實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有限的新勞動(dòng)力。我們很自豪能成為早期采用者計(jì)劃的一員，將 Foundry Lab 的技術(shù)帶到東北地區(qū)和我們的合作伙伴�！�

△鑄造實(shí)驗(yàn)室數(shù)字鑄造。照片由 Michael Petch 拍攝。

Foundry Lab 的DMC 技術(shù)

2021 年 11 月，F(xiàn)oundry Lab公司推出了 DMC 技術(shù)，允許根據(jù) CAD 文件當(dāng)天生產(chǎn)金屬零件。該技術(shù)將 3D 打印的設(shè)計(jì)多功能性與傳統(tǒng)鑄造的效率和成本優(yōu)勢(shì)相結(jié)合。

DMC 技術(shù)與鋁、不銹鋼和其他合金等材料兼容，可生產(chǎn)符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的致密、功能性部件。設(shè)計(jì)支持無(wú)縫集成到現(xiàn)有工作流程中，為制造商提供了一種解決生產(chǎn)效率低下問(wèn)題的方法，同時(shí)便于在大規(guī)模生產(chǎn)之前進(jìn)行功能測(cè)試。

DMC-3 系統(tǒng)在 Formnext2023 上進(jìn)行演示后于 2024 年 6 月首次商業(yè)亮相，預(yù)計(jì)將提高原型設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程的效率。

Foundry Lab 強(qiáng)調(diào)， DMC-3 系統(tǒng)將鑄造原型和生產(chǎn)部件的交付周期從數(shù)月縮短至數(shù)小時(shí)，這對(duì)于高需求環(huán)境尤其有利。此舉符合國(guó)家現(xiàn)代化生產(chǎn)方法和加強(qiáng)供應(yīng)鏈可靠性的努力。

國(guó)防應(yīng)用通常具有時(shí)間緊迫和規(guī)格嚴(yán)格等特點(diǎn)，是受益于 DMC技術(shù)的關(guān)鍵領(lǐng)域之一。FoundryLab 指出，新鑄造系統(tǒng)為工程師和團(tuán)隊(duì)提供了簡(jiǎn)化工作流程的機(jī)會(huì)，同時(shí)又不影響質(zhì)量或精度。

將金屬鑄造產(chǎn)能轉(zhuǎn)移至美國(guó)國(guó)內(nèi)

據(jù) Foundry Lab 稱，美國(guó)制造業(yè)的趨勢(shì)是國(guó)內(nèi)金屬鑄造設(shè)施急劇減少，從 1955 年的 6,150 家減少到今天的約 1,750 家。Foundry Lab 將DMC 技術(shù)定位為旨在重建鑄造能力的回流計(jì)劃的貢獻(xiàn)者。支持國(guó)內(nèi)生產(chǎn)被視為增強(qiáng)供應(yīng)鏈彈性和推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的關(guān)鍵。

DMC-3 的核心是免模工藝，無(wú)需澆注熔融金屬。Foundry Lab 解釋說(shuō)，這種方法比傳統(tǒng)方法更有效地生產(chǎn)鑄件，同時(shí)滿足工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。與通常僅限于原型的金屬增材制造相比，該系統(tǒng)可提供可用于原型設(shè)計(jì)和大規(guī)模生產(chǎn)的功能部件。

NJII 對(duì)DMC-3的使用也凸顯了在各個(gè)行業(yè)中的廣泛潛力。Foundry Lab 報(bào)告稱，國(guó)防和工業(yè)制造商的興趣在于探索如何利用這項(xiàng)技術(shù)解決特定的生產(chǎn)挑戰(zhàn)，同時(shí)提高成本效益和時(shí)間安排。

因此，F(xiàn)oundry Lab 和NJII 之間的合作旨在展示他們的方法如何有助于提高效率，同時(shí)支持制造業(yè)的現(xiàn)代化。

△使用鑄造實(shí)驗(yàn)室工藝制造的金屬部件。照片由 Michael Petch 拍攝。

推動(dòng)金屬鑄造技術(shù)進(jìn)步

除了 NJII 之外，國(guó)際上也在推行金屬鑄造的創(chuàng)新發(fā)展。

由保羅·格里菲斯博士領(lǐng)導(dǎo)的阿斯頓大學(xué)研究人員正在開(kāi)發(fā)一種數(shù)學(xué)模型來(lái)增強(qiáng)液態(tài)金屬鑄造工藝，得到了 EPSRC 80,000 英鎊的資助。項(xiàng)目從 2024 年 4 月開(kāi)始，為期 12 個(gè)月，旨在解決輕質(zhì)鋁合金在暴露于空氣時(shí)快速氧化的問(wèn)題，這一挑戰(zhàn)會(huì)影響鑄件的質(zhì)量和疲勞壽命。

研究團(tuán)隊(duì)與格勒諾布爾理工學(xué)院合作，試圖了解液態(tài)金屬流與上方氧化層之間的相互作用，并使用模型來(lái)減少工業(yè)制造中的缺陷。預(yù)期成果包括提高合金質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本以及減少輕質(zhì)產(chǎn)品的溫室氣體排放。

另一則新聞是關(guān)于英國(guó)公司Enable Manufacturing推出的真空增材鑄造工藝，這是一種將 3D 打印模具和圖案與真空鑄造相結(jié)合以制造金屬零件的混合方法。據(jù)稱，這種方法利用真空鑄造將熔融金屬拉成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，與直接金屬 3D 打印相比，成本大大降低。該工藝被描述為“兩全其美”，據(jù)說(shuō)可以用130 多種金屬生產(chǎn)部件，同時(shí)比傳統(tǒng)制造方法和金屬 3D 打印更具成本效益。

△采用真空增材鑄造技術(shù)制成的壁厚為 1.5 毫米的晶格結(jié)構(gòu)。照片來(lái)自 Enable Manufacturing