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在航空、航天、国防、汽车等重点行业,其基础的核心部件一般均为金属零件,而且相当多的金属零件是非对称性的、有着不规则曲面或结构复杂而内部又含有精细结构的零件。传统的铸造工艺设计方法往往依赖于直觉经验,在铸件结构较为简单和铸造类似铸件时,经验可能起到一定的作用;在浇铸大型、复杂铸件且无相关经验时,只能通过反复工艺实验来确定工艺;当工艺存在重大失误时,可能使得工艺方案被彻底推翻。通过工艺反复实验来确定工艺的方法,可能导致先前制作的模具报废,对于大型铸件来说模具费用会相当高,这会造成重大经济损失,同时严重影响新产品的试制,延长新产品的试制周期。传统生产制造这些零件通常采用铸造或解体加工的方法。
现在,利用易制科技大型工业级喷墨砂型3D打印机,可有效的解决这些问题。生产周期可缩短十倍以上。实现了生产的低成本和高效益,达到了铸件生产的个性化、多样性、快速铸造的目的。
喷墨砂型3DP三维打印机技术,是喷墨粉体粘接3D打印技术的一种,它采用喷墨式砂型打印机,将三维数据转化为二维截面,利用喷墨打印头打印出粘接剂将沙粒粘接在一起,层层叠加,直接生产砂型/芯。较传统工艺,一是省略了制模环节,缩短了产品生产周期;二是可以直接制作任意复杂形状的砂型砂芯,不受模具加工工艺限制;三是保证了砂型精度。结合合理的浇注系统设计,可以大幅提高铸件成品率,降低生产成本。据目前已实施的案例,采用喷墨砂型3D打印机技术,可以使产品试制周期从3个月缩短至3周,从而大大增加开发迭代次数,显著提高批量生产成品率和质量。
砂型打印机应用于铸造行业的砂型、砂芯及铸件产品打印,能取代现有工业生产中的复杂的砂型制作流程,是目前3D 打印技术中,能和现有工业生产直接实现嫁接。可以快速设计和生产模具,铸造复杂组件,这些优点是焊接件和传统铸件所不具备的。
3D打印砂型模具和砂芯使得设计方案的修改灵活易行,提高了整个铸造流程的效率,大大减少了返工和材料浪费,增加了产量。适用于概念研发、设计验证、外形检测、物理性、功能性测试、塑模、铸造图样以及产品演示等诸多领域。
易制科技3DP砂型打印机是从喷嘴向平铺在造形区域的粉末(砂)上喷射与粉末材料发生化学反应的墨水,保证喷头不堵塞,阵列式喷孔,根据3D数据计算出截面形状,只向这一部分喷射墨水跟粉末发生固化反应,之后供应下一层的砂,再次喷射墨水、形成截面形状并固化从而实现粉末材料固化达到立体模型的造型。通过这样的反复操作完成造型。与利用模具转印的方法相比,不必考虑如何使模型容易取出,因此不容易受到形状方面的制约。
传统铸造流程:设计模型和芯盒—制造模型—制造芯盒—生产和组芯—生产外壳和拔模—组模包装—浇铸
3D打印铸造流程为:设计3D模型—组模包装—浇铸
传统铸造的模具制造、造型、制芯、合箱四个工序全部由3D打印一个工序代替。
用工业覆膜砂3DP打印技术制造模具优势明显
1.模具生产周期缩短
3D打印模具,缩短整个产品开发周期,成为创新驱动源头。
以往,考虑到需投入大量资金制造新的模具,公司往往会推迟或放弃新产品的设计更新。有了3D打印设备,可以降低模具生产准备时间,使现有的设计工具能够快速更新,3D打印使企业能够承受得起模具更加频繁的更换和改善,能够使模具设计周期跟得上新产品设计周期的步伐,提高灵活性和适应性。
2.制造成本降低
3D打印的模具,在一些小的、不连续的系列终端产品生产上具有经济优势(因为这些产品的固定费用很难摊销),或者针对某些特定的几何形状更有经济优势。尤其是当使用的材料非常昂贵,而传统的模具制造导致材料报废率很高的情况下,3D打印具有成本优势。此外,3D打印在几个小时内制造出精确模具的能力,也会对制造流程和利润产生积极的影响,尤其是当生产停机和/或模具库存十分昂贵的时候。
最后,有时经常会出现生产开始后还要修改模具的情况。3D打印的灵活性,使工程师能够同时尝试无数次的迭代,并可以减少因模具设计修改引起的前期成本。
3.模具设计的改进为终端产品增加了更多的功能性
通常,3D打印的特殊冶金方式能够改善金属微观结构,并能产生完全致密的打印部件,与那些锻造或铸造的材料(取决于热处理和测试方向)相比,其机械和物理性能一样或更好。增材制造为工程师带来了无限的选择,以改进模具的设计。当目标部件由几个子部件组成时,3D打印具有整合设计、并减少零部件数量的能力。这样,就简化了产品组装过程,并减少了公差。
此外,它能够整合复杂的产品功能,使高功能性的终端产品制造速度更快、产品的缺陷更少。例如,注塑件的总体质量要受到注入材料和流经模具的冷却流体之间热传递状况的影响,如果用传统技术来制造模具的话,引导冷却介质的通道通常是直的,从而在模具中产生较慢的和不均匀的冷却效果。而3D打印可以实现任意形状的冷却水道(即随形冷却水道),以确保实现随形冷却,更加优化且均匀,最终得到更高质量的塑件和较低的废品率。此外,更快地将模具热量带走,能显著减少注塑成型的周期,因为一般来说,冷却时间最高可占整个注塑成型周期的70%。
4.定制好的材料配合自主研发的墨水保证喷头不堵塞,超高3D打印机使用寿命
• 冷成型法,无需固化剂及混砂过程
• 砂型初始强度高,为最终强度的80%
• 打印速度快10倍以上
• 砂型的树脂含量约为1.5%,发气量少。
• 透气性好,可使用70目以下的砂料。
• 溃散性好,适用于所有金属铸造
3DP打印铸件产品展示
延伸阅读:
《武汉易制 3D打印技术 3D打印机 3D打印材料 综合介绍》
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