الصب بالرمل بالطباعة ثلاثية الأبعاد هي طريقة صب مبتكرة تدمج بين تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد وعملية الصب بالرمل التقليدية. وتصف هذه الورقة البحثية مبدأها ومزاياها وعملية ومجالات تطبيقها، مع التركيز على أدائها المتميز في حرية التصميم ودورة الإنتاج والدقة والجودة والفعالية من حيث التكلفة وحماية البيئة الخضراء. إن تقنية الصب المتقدمة هذه للعديد من الصناعات لجلب الابتكار في تصنيع الأجزاء المعقدة، في الإنتاج الصناعي الحديث ذات أهمية كبيرة.
يعتمد صب الرمل المطبوع ثلاثي الأبعاد على نموذج رقمي ثلاثي الأبعاد. أولاً، يتم تكديس مواد الرمل الخاصة (عادةً رمل الراتنج الذي يحتوي على مادة رابطة وما إلى ذلك) طبقة تلو الأخرى وفقًا لمعلومات المقطع العرضي للنموذج باستخدام معدات الطباعة ثلاثية الأبعاد، وتتم طباعة قالب الرمل (بما في ذلك القوالب الرملية العلوية والسفلية واللب وما إلى ذلك). بعد ذلك، يتم سكب السائل المعدني في التجويف الذي يشكله القالب الرملي، وبعد أن يبرد السائل المعدني ويتصلب، تتم إزالة القالب الرملي للحصول على الصب المعدني المطلوب.
القدرة على تشكيل الهياكل المعقدةالصب الرملي التقليدي في تصنيع الأشكال المعقدة، مثل التجاويف الداخلية والقنوات المنحنية والأسطح المنحنية والأسطح ذات الأشكال وغيرها من الهياكل للقالب الرملي، بسبب قيود تكنولوجيا تصنيع القوالب، من الصعب تحقيقها أو التكلفة العالية للغاية. يمكن أن يستند صب الرمل بالطباعة ثلاثية الأبعاد على نموذج رقمي ثلاثي الأبعاد، وطباعة مجموعة متنوعة من الأشكال المعقدة من الرمل بسهولة ودقة، لإنتاج المسبوكات ذات الهيكل المعقد يوفر إمكانية. على سبيل المثال، يمكن تحقيق قنوات التبريد المعقدة لشفرات محركات الطائرات، وقطع غيار السيارات ذات الهيكل الداخلي الدقيق، وما إلى ذلك، عن طريق صب الرمل بالطباعة ثلاثية الأبعاد.
التخصيصيتميز الصب بالرمل بالطباعة ثلاثية الأبعاد بميزة فريدة لإنتاج بعض الدفعات الصغيرة والمسبوكات المخصصة. يمكن أن تستند إلى المتطلبات الخاصة بالعميل، وتصميم وطباعة الرمال المقابلة بسرعة، لتلبية الاحتياجات الفردية للعملاء المختلفين، لتجنب احتياجات تصنيع القوالب التقليدية لفتح القالب، وإصلاح القالب وغيرها من العمليات المرهقة، مما يقلل بشكل كبير من دورة إنتاج المنتجات المخصصة.
تبسيط عملية تصنيع القوالب:: يتطلب الصب الرملي التقليدي إنتاج القوالب، والتي تُستخدم بعد ذلك لتصنيع النموذج الرملي، وغالبًا ما تستغرق عملية تصميم القوالب وتصنيعها وتشغيلها الكثير من الوقت والقوى العاملة. وتعتمد الطباعة ثلاثية الأبعاد لصب الرمل مباشرةً على النموذج الرقمي للطباعة، دون الحاجة إلى صنع القوالب، مما يلغي ارتباط تصنيع القوالب، ويقلل بشكل كبير من دورة الإنتاج بأكملها 25.
التكرار والتعديل السريع:: في مرحلة تطوير المنتج وتصميمه، إذا تبين أن تصميم الصب يحتاج إلى تعديل، فإن الصب الرملي التقليدي يتطلب إعادة صنع القالب مرة أخرى، وهو أمر مكلف ويستغرق وقتًا طويلاً. لا يتطلب الصب بالرمل بالطباعة ثلاثية الأبعاد سوى تعديل النموذج الرقمي على الكمبيوتر ثم إعادة طباعة النموذج الرملي، وهو ما يمكن أن يحقق تكرار التصميم والتعديل بسرعة، مما يسرّع عملية تطوير المنتج45.
دقة عالية الأبعاديمكن لتكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد أن تتحكم بدقة في حجم وشكل القوالب الرملية، مما يقلل من انحراف أبعاد المسبوكات الناجم عن أخطاء تصنيع القالب، وملاءمة سطح الفراق وغيرها من المشاكل، وتحسين دقة أبعاد المسبوكات. كما أن السطح الأملس للقالب الرملي المطبوع يجعل جودة سطح الصب النهائي أفضل ويقلل من عبء العمل اللاحق في المعالجة والمعالجة4.
جودة داخلية جيدة:: يمكن أن يحقق الصب بالرمل بالطباعة ثلاثية الأبعاد إحكامًا موحدًا لنمط الرمل، وتجنب الارتخاء الموضعي وانحباس الرمل والعيوب الأخرى التي قد تحدث في الصب الرملي التقليدي، وتحسين الجودة الداخلية للمسبوكات. وفي الوقت نفسه، من خلال التحكم الدقيق، يمكن تحسين عملية التصلب في عملية الصب لتقليل توليد العيوب مثل ثقوب الانكماش والتحلل الانكماشي.
استخدام عالي للمواد:: طباعة القوالب الرملية المطبوعة ثلاثية الأبعاد هي طباعة حسب الطلب، باستخدام المواد المطلوبة فقط، مما يجنب هدر المواد في تصنيع القوالب التقليدية. علاوة على ذلك، أثناء عملية الطباعة، يمكن التحكم في توزيع المواد بدقة أثناء عملية الطباعة وفقًا لمتطلبات هيكل وقوة القالب الرملي، مما يزيد من تحسين استخدام المواد.
انخفاض تكاليف العمالة:: يتطلب الصب الرملي التقليدي عددًا كبيرًا من العمليات اليدوية، مثل صناعة القوالب، وصب الرمل، وإصلاح القوالب، وما إلى ذلك، مع ارتفاع تكاليف العمالة. في حين أن الصب بالرمل بالطباعة ثلاثية الأبعاد يعتمد بشكل أساسي على معدات آلية للطباعة، مما يقلل بشكل كبير من مشاركة القوى العاملة ويخفض تكاليف العمالة. وفي الوقت نفسه، فإنها تقلل أيضًا من الأخطاء والشكوك الناجمة عن التشغيل اليدوي، وتحسن من استقرار الإنتاج واتساقه.
الحد من انبعاثات النفايات:: ينتج عن الصب الرملي التقليدي كمية كبيرة من النفايات في عملية تصنيع القوالب ومعالجة الرمال، مثل مواد القوالب المهملة، ونفايات الرمال، وما إلى ذلك، مما يسبب قدراً معيناً من التلوث للبيئة. ينتج عن عملية صب الرمل بالطباعة ثلاثية الأبعاد كمية أقل من النفايات، ويمكن إعادة تدوير المواد المتبقية، بما يتماشى مع متطلبات حماية البيئة الخضراء.
تحسين بيئة الإنتاج:: لا تتطلب عملية الصب بالرمل بالطباعة ثلاثية الأبعاد استخدام عدد كبير من الكواشف الكيميائية والمواد المجلدة مما يقلل من التلوث البيئي والمخاطر الصحية على المشغل. وفي الوقت نفسه، تقلل طريقة الإنتاج الآلي أيضًا من توليد الغبار والضوضاء، مما يحسن بيئة الإنتاج.
مجالات التطبيق
الطيران والفضاء:: يستخدم في تصنيع شفرات محركات الطائرات، وأقراص التوربينات، والمكونات الهيكلية للطائرات وغيرها من الأجزاء المعقدة، لتلبية متطلبات القوة العالية والوزن الخفيف والأداء العالي.
صناعة السيارات:: إنتاج كتل المحركات، ورؤوس الأسطوانات، وعلب ناقل الحركة والمكونات الأخرى، خاصة للمحركات عالية الأداء وتصميمات السيارات الجديدة ذات المكونات الهيكلية المعقدة.
الطاقة:: التطبيق في تصنيع المكونات الرئيسية للتوربينات الغازية ومعدات توليد الطاقة وما إلى ذلك لتحسين أداء المكونات وموثوقيتها.
مجال الأجهزة الطبية:: تصنيع أجهزة طبية مخصصة مثل غرسات تقويم العظام والأطراف الصناعية للأسنان لتلبية الاحتياجات الفردية للمرضى.
يجمع الصب بالرمل المطبوع ثلاثي الأبعاد، كتقنية صب متقدمة، بين مزايا الطباعة ثلاثية الأبعاد والصب بالرمل التقليدي. وهي تُظهر أداءً ممتازًا في التصميم ودورة الإنتاج والجودة والجودة والتكلفة وحماية البيئة، وتجلب أفكارًا وأساليب جديدة للتصنيع الصناعي الحديث. مع التطوير والتحسين المستمر للتكنولوجيا، من المتوقع أن يتم استخدام صب الرمل بالطباعة ثلاثية الأبعاد على نطاق واسع في المزيد من المجالات، وتعزيز الإنتاج الصناعي في اتجاه أكثر كفاءة ودقة وصديقة للبيئة.
Arabic 
Chinese 
English 
Russian 
Turkish 
Japanese 
Korean