3D 프린팅 모래 주조 : 원리, 프로세스, 장점

3D 프린팅 모래 주조는 3D 프린팅 기술과 전통적인 모래 주조 공정을 통합한 혁신적인 주조 방법입니다. 이 백서에서는 설계의 자유, 생산 주기, 정확성 및 품질, 비용 효율성 및 친환경 환경 보호에서 뛰어난 성능에 초점을 맞춰 그 원리, 장점, 프로세스 및 응용 분야에 대해 설명합니다. 현대 산업 생산에서 복잡한 부품 제조에 혁신을 가져올 수 있는 이 첨단 주조 기술은 많은 산업 분야에서 매우 중요한 의미를 지니고 있습니다.

이론

3D 프린팅 모래 주조는 디지털 3차원 모델을 기반으로 합니다. 먼저 3D 프린팅 장비를 사용하여 모델의 단면 정보에 따라 특수 모래 재료(일반적으로 바인더가 포함된 레진 모래 등)를 한 층씩 쌓아 올리고 모래 주형(상하부 모래 주형, 코어 등 포함)을 출력합니다. 그런 다음 샌드 몰드에 의해 형성된 캐비티에 금속 액체를 붓고 금속 액체가 냉각 및 응고된 후 샌드 몰드를 제거하여 원하는 금속 주물을 얻습니다.

워크플로

1. 3D 모델링주조 모델은 파팅 표면, 구배 경사, 가공 여유 등 주조 공정의 요구 사항을 고려하여 전문 3D 모델링 소프트웨어(예: SolidWorks, UG 등)를 사용하여 설계한 다음 3D 프린팅에 적합한 파일 형식(예: STL 형식)으로 변환합니다.
2. 샌드 프린팅3D 프린팅 장비의 사일로에 프린팅 재료(모래와 바인더)를 적재하고 컴퓨터의 제어 하에 노즐이 모델의 단면 데이터에 따라 모래 층에 바인더를 선택적으로 분사하여 모래 입자가 서로 결합하고 층층이 쌓여 모래 패턴을 형성하도록 합니다. 프린팅이 완료된 후 모래 모델은 과도한 모래 입자를 제거하고 약한 부분을 보강하는 등 적절한 후처리를 거칩니다.
3. 캐스팅 준비인쇄된 모래 주형을 조립하고 주조 장비에 배치하여 주조용 금속 액체를 준비합니다. 동시에 적절한 주조 온도 및 조성 요구 사항을 달성하기 위해 원료 금속을 녹이고 처리합니다.
4. 캐스팅 및 냉각처리된 액체 금속을 모래 주형의 캐비티에 천천히 부어 액체 금속이 캐비티를 완전히 채우도록 합니다. 주조 후 액체 금속은 자연적으로 냉각되고 응고됩니다.
5. 모래 청소 및 후처리주물이 냉각된 후 진동, 샌드 블라스팅, 절단 등을 통해 모래 주형을 제거하여 주물을 얻습니다. 그런 다음 주물은 최종 제품 품질 요구 사항을 충족하기 위해 세척, 연마, 열처리, 기계 가공 및 기타 후처리 공정을 거칩니다.

최첨단

1. 높은 수준의 디자인 자유도

복잡한 구조의 몰딩 기능전통적인 모래 주조는 금형 제조 기술의 한계로 인해 내부 캐비티, 곡선 채널, 모양의 표면 및 기타 모래 주형의 구조와 같은 복잡한 모양을 제조하는 데있어 달성하기 어렵거나 비용이 매우 높습니다. 3D 프린팅 모래 주조는 디지털 3 차원 모델을 기반으로 다양한 복잡한 모양의 모래를 쉽고 정확하게 인쇄 할 수 있으므로 복잡한 구조의 주물 생산이 가능합니다. 예를 들어 항공기 엔진 블레이드의 복잡한 냉각 채널, 내부 구조가 미세한 자동차 부품 등을 3D 프린팅 모래 주조로 구현할 수 있습니다.

개인화3D 프린팅 모래 주조는 일부 소량 배치 및 맞춤형 주조 생산에 고유 한 이점이 있습니다. 고객별 요구 사항을 기반으로 해당 모래를 신속하게 설계하고 인쇄하여 다양한 고객의 개별 요구 사항을 충족하고 금형, 금형 수리 및 기타 번거로운 프로세스를 열어야하는 기존 금형 제조 요구를 피하여 맞춤형 제품의 생산주기를 크게 줄일 수 있습니다.

2. 생산 주기 시간 단축::

금형 제조 공정 간소화기존의 모래 주조는 금형을 제작해야 하고, 이 금형을 사용하여 모래 모형을 제작하며, 금형을 설계, 제작 및 시운전하는 과정에 많은 시간과 인력이 소요되는 경우가 많습니다. 그리고 3D 프린팅 샌드 캐스팅은 금형을 만들 필요 없이 디지털 모델을 기반으로 직접 인쇄하여 금형 제조의 연결 고리를 제거하여 전체 생산 주기를 크게 단축합니다 25.

신속한 반복 및 수정제품 개발 및 설계 단계에서 주조 디자인을 수정해야 하는 경우, 기존 모래 주조는 금형을 다시 제작해야 하므로 비용과 시간이 많이 소요됩니다. 3D 프린팅 모래 주조는 컴퓨터에서 디지털 모델을 수정 한 다음 모래 모델을 다시 인쇄하기 만하면되므로 설계 반복 및 수정을 신속하게 수행하여 제품 개발 프로세스를 가속화 할 수 있습니다45.

3. 정확도 및 품질 향상::

높은 치수 정확도3D 프린팅 기술은 모래 주형의 크기와 모양을 정확하게 제어하여 주형 제조 오류, 파팅 표면 맞춤 및 기타 문제로 인한 주물의 치수 편차를 줄이고 주물의 치수 정확도를 향상시킬 수 있습니다. 프린트된 샌드 몰드의 매끄러운 표면은 최종 주물의 표면 품질을 개선하고 후속 가공 및 처리 작업량을 줄여줍니다4.

우수한 내부 품질3D 프린팅 모래 주조는 모래 패턴의 균일 한 견고성을 달성하여 기존 모래 주조에서 발생할 수있는 국부적 풀림, 모래 함정 및 기타 결함을 방지하고 주물의 내부 품질을 향상시킬 수 있습니다. 동시에 정밀한 제어를 통해 주물의 응고 공정을 최적화하여 수축 구멍 및 수축 풀림과 같은 결함의 발생을 줄일 수 있습니다.

4. 비용 효율성::

높은 자료 활용도3D 프린팅 모래 주조는 필요한 재료만 사용하는 주문형 프린팅으로, 기존 금형 제조에서 발생하는 재료 낭비를 방지합니다. 또한 프린팅 과정에서 모래 주형의 구조와 강도 요구 사항에 따라 재료의 분포를 정밀하게 제어할 수 있어 재료 활용도를 더욱 향상시킬 수 있습니다.

인건비 절감기존 모래 주조는 금형 제작, 모래 성형, 금형 수리 등 많은 수작업이 필요하고 인건비가 높습니다. 반면 3D 프린팅 모래 주조는 주로 자동화 장비에 의존하여 인쇄하므로 인력의 개입이 크게 줄어들고 인건비가 절감됩니다. 동시에 수동 작업으로 인한 오류와 불확실성을 줄이고 생산의 안정성과 일관성을 향상시킵니다.

5. 녹색::

폐기물 배출량 감소기존 모래 주조는 금형 제조 및 모래 가공 과정에서 버려진 금형 재료, 폐 모래 등과 같은 많은 양의 폐기물을 생성하여 일정량의 환경 오염을 유발합니다. 3D 프린팅 모래 주조는 녹색 환경 보호 요구 사항에 따라 폐기물을 적게 생성하고 나머지 재료는 재활용 할 수 있습니다.

프로덕션 환경 개선3D 프린팅 모래 주조 공정은 다량의 화학 시약과 바인더를 사용할 필요가 없으므로 환경 오염과 작업자의 건강 위험을 줄입니다. 동시에 자동화된 생산 방식은 먼지와 소음 발생을 줄여 생산 환경을 개선합니다.

적용 분야

항공우주항공 엔진 블레이드, 터빈 디스크, 항공기 구조 부품 및 기타 복잡한 부품 제조에 사용되며 고강도, 경량 및 고성능의 요구 사항을 충족합니다.

자동차 산업엔진 블록, 실린더 헤드, 변속기 케이스 및 기타 부품 생산, 특히 고성능 엔진과 복잡한 구조의 새로운 자동차 설계를 위한 부품을 생산합니다.

에너지가스터빈, 발전 장비 등의 핵심 부품 제조에 적용하여 부품 성능과 신뢰성을 향상시킵니다.

의료 기기 분야정형외과 임플란트 및 치과 보철물과 같은 맞춤형 의료 기기를 제조하여 개별 환자의 요구를 충족합니다.

요약

3D 프린팅 모래 주조는 첨단 주조 기술로서 3D 프린팅과 전통적인 모래 주조의 장점을 결합한 기술입니다. 디자인, 생산 주기, 품질, 비용 및 환경 보호에서 우수한 성능을 보여주며 현대 산업 제조에 새로운 아이디어와 방법을 제공합니다. 기술의 지속적인 개발과 개선으로 3D 프린팅 모래 주조는 더 많은 분야에서 널리 사용되고 더 효율적이고 정확하며 환경 친화적 인 방향으로 산업 생산을 촉진 할 것으로 예상됩니다.