无论是铸造厂使用砂模进行金属铸造,还是使用塑料熔化模型进行熔模铸造,在这两种情况下,铸造厂都可以从增材3D打印工艺的诸多优势中受益。

多年来,许多铸造厂已将用3D打印机生产的砂型铸造模具和型芯作为标准。 该技术已在钢铁铸造领域中确立,并在有帮助的地方使用。 尽管这些应用主要位于原型和小批量领域,但随着3D打印系统性能的不断提高,限制越来越趋向于越来越大。就总成本而言,由于消除了工具成本,在一定批量之前,3D打印始终是传统工艺的更经济选择。 批量越小,voxeljet技术所提供的成本优势就越大。 特别是对于复杂的几何形状,即使无法批量生产几百个单位,即使是几百个批量的3D打印也是最经济的选择。

来自voxeljet的3D打印压缩机外壳。

其他好处包括从缩短生产时间到减少未完成铸件的后处理工作。 这基本上适用于熔模铸造,其中3D打印的塑料模型已取代了经典的蜡模型,而蜡模型的生产非常耗时且昂贵。

金属铸造砂模

与传统的模具制造(仅模型板或型芯盒的制造可能要花费数周)相比,3D打印通常可以在一整夜或几天内印刷甚至复杂的砂模。无需昂贵的模具设置即可制作模具,并完全基于CAD数据在分层过程中以全自动过程生产模具,该过程中,重复使用300微米的石英砂层,并使用粘结剂选择性地将其粘合在一起系统的打印头。在完成打印过程之后,仅需打开模具并清除多余的沙子即可。由于砂模是直接根据CAD数据生产的,因此它们在考虑细节和精度方面树立了标准。

随着生产时间的缩短,设计自由度也比常规制造受到的限制要少得多。无需注意拔模斜度,分隔线或底切,即可使其设计符合其结构。即使在测试阶段修改过的模具,也可以根据新的CAD数据立即打印,而无需费时的工具修改。此外,浇口系统可以根据铸造压力等参数进行个性化定制,从而避免了紊流并提高了质量。

3D打印的模具和传统的模具构造的结合

今天,只要有合适的机会,创新的铸造厂都将3D打印的型芯和采用传统方法生产的模具相结合。 这种方法是一个不错的选择,尤其是在生产带有底切的复杂型芯时(例如叶轮所需的)。 可以在3D打印机中打印芯,然后将其集成到常规模具中。 好处包括更少的零件数量和更少的模具制造过程,因为该方法消除了费时的,传统的复杂型芯的生产和组装,并且还减少了后续的再加工。经验丰富的压铸机以越来越高的频率选择的另一个有趣的选择是生产耗时的成型工具并行3D打印砂模。 由于可以立即使用印刷的砂模,因此可以铸造初始零件以进行测试,以优化在建工具。 在许多情况下,与仅传统的模具构造相比,该变体更快且更具成本效益。

3D打印和经典的模具构造在模具稳定性和强度方面是平等的。 通过在220到380 N / cm2之间的可调值,可以在分层过程中获得的抗弯强度与常规方法生产的型芯的强度在同一范围内。

用于熔模铸造的高精度熔断模型

除了打印砂模之外,越来越多的铸造厂还依靠3D打印机生产的模型进行熔模铸造。这种方法有利于蜡模型的简单直接生产。即使这些模型不再由蜡制成,而是由塑料制成,但对后续处理步骤没有任何影响。在3D打印机中生产PMMA模型非常容易:它们完全根据CAD数据进行打印。为了提高熔化过程的质量,塑料模型还渗透了蜡,从而形成了特别细孔和均匀的表面。

熔模铸造3D打印的好处

除了可以经济高效地生产模型且无需工具外,该方法还可以节省大量时间,从而赢得积分。因此,voxeljet服务中心可以在几天之内提供尺寸高达1,000 x 600 x 500毫米的模型。当然,大作业箱也可以用于在单个打印作业中打印完整的小批量。无论是使用经典蜡模型还是3D打印模型,后续的熔模铸造操作都是相同的。

实例探究

快速应用中的链锯两冲程电机等广泛的应用展示了voxeljet打印机的实际性能。 一台电动机的尺寸仅为78 x 76 x 59毫米。 为了尽可能快速,经济地生产模型,voxeljet将780台这些电机组合在一个尺寸为1,000 x 600 x 500毫米的构建空间中的单个打印作业中。 使用VX1000高性能打印机花了23个小时来打印电机,每个电机的打印时间仅为1.8分钟。

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