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

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 數字金屬鑄造 (DMC) 系統(tǒng)的首個商業(yè)客戶。

NJII研究所的國防團隊將部署DMC-3 系統(tǒng)，作為協作、操作、制造、工程和培訓 (COMET) 計劃的一部分。這項公私合作伙伴關系涉及美國陸軍 DEVCOM 軍備中心(DEVCOM AC)、NJII和新澤西理工學院(NJIT)，致力于推進制造業(yè)的勞動力發(fā)展，以實現國防和國土安全目標。

NJII 國防制造技術總監(jiān)Thomas Murphy 表示：“我們很高興有機會與Foundry Lab 合作，將金屬鑄造帶回美國，并幫助美國有限的鑄造廠/鑄造廠。我們的合作伙伴有許多鑄造應用，而一個關鍵因素是激勵在鑄造方面實踐經驗有限的新勞動力。我們很自豪能成為早期采用者計劃的一員，將 Foundry Lab 的技術帶到東北地區(qū)和我們的合作伙伴�！�

△鑄造實驗室數字鑄造。照片由 Michael Petch 拍攝。

Foundry Lab 的DMC 技術

2021 年 11 月，Foundry Lab公司推出了 DMC 技術，允許根據 CAD 文件當天生產金屬零件。該技術將 3D 打印的設計多功能性與傳統(tǒng)鑄造的效率和成本優(yōu)勢相結合。

DMC 技術與鋁、不銹鋼和其他合金等材料兼容，可生產符合工業(yè)標準的致密、功能性部件。設計支持無縫集成到現有工作流程中，為制造商提供了一種解決生產效率低下問題的方法，同時便于在大規(guī)模生產之前進行功能測試。

DMC-3 系統(tǒng)在 Formnext2023 上進行演示后于 2024 年 6 月首次商業(yè)亮相，預計將提高原型設計和生產過程的效率。

Foundry Lab 強調， DMC-3 系統(tǒng)將鑄造原型和生產部件的交付周期從數月縮短至數小時，這對于高需求環(huán)境尤其有利。此舉符合國家現代化生產方法和加強供應鏈可靠性的努力。

國防應用通常具有時間緊迫和規(guī)格嚴格等特點，是受益于 DMC技術的關鍵領域之一。FoundryLab 指出，新鑄造系統(tǒng)為工程師和團隊提供了簡化工作流程的機會，同時又不影響質量或精度。

將金屬鑄造產能轉移至美國國內

據 Foundry Lab 稱，美國制造業(yè)的趨勢是國內金屬鑄造設施急劇減少，從 1955 年的 6,150 家減少到今天的約 1,750 家。Foundry Lab 將DMC 技術定位為旨在重建鑄造能力的回流計劃的貢獻者。支持國內生產被視為增強供應鏈彈性和推動經濟增長的關鍵。

DMC-3 的核心是免模工藝，無需澆注熔融金屬。Foundry Lab 解釋說，這種方法比傳統(tǒng)方法更有效地生產鑄件，同時滿足工業(yè)標準。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計和大規(guī)模生產的功能部件。

NJII 對DMC-3的使用也凸顯了在各個行業(yè)中的廣泛潛力。Foundry Lab 報告稱，國防和工業(yè)制造商的興趣在于探索如何利用這項技術解決特定的生產挑戰(zhàn)，同時提高成本效益和時間安排。

因此，Foundry 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，同時支持制造業(yè)的現代化。

△使用鑄造實驗室工藝制造的金屬部件。照片由 Michael Petch 拍攝。

推動金屬鑄造技術進步

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

由保羅·格里菲斯博士領導的阿斯頓大學研究人員正在開發(fā)一種數學模型來增強液態(tài)金屬鑄造工藝，得到了 EPSRC 80,000 英鎊的資助。項目從 2024 年 4 月開始，為期 12 個月，旨在解決輕質鋁合金在暴露于空氣時快速氧化的問題，這一挑戰(zhàn)會影響鑄件的質量和疲勞壽命。

研究團隊與格勒諾布爾理工學院合作，試圖了解液態(tài)金屬流與上方氧化層之間的相互作用，并使用模型來減少工業(yè)制造中的缺陷。預期成果包括提高合金質量、降低生產成本以及減少輕質產品的溫室氣體排放。

另一則新聞是關于英國公司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合以制造金屬零件的混合方法。據稱，這種方法利用真空鑄造將熔融金屬拉成復雜的結構，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”，據說可以用130 多種金屬生產部件，同時比傳統(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制成的壁厚為 1.5 毫米的晶格結構。照片來自 Enable Manufacturing