3D-печать литьем в песок: принцип, процесс, преимущества

Литье песка с 3D-печатью - это инновационный метод литья, объединяющий технологию 3D-печати и традиционный процесс литья песка. В данной статье описывается его принцип, преимущества, процесс и области применения с акцентом на его выдающиеся характеристики по свободе дизайна, производственному циклу, точности и качеству, экономичности и экологичности. Эта передовая технология литья для многих отраслей промышленности привносит инновации в изготовление сложных деталей, в современном промышленном производстве имеет огромное значение.

теория

3D-печатная песчаная отливка основана на цифровой трехмерной модели. Сначала специальные песчаные материалы (обычно смолистый песок, содержащий связующее вещество и т.д.) укладываются слой за слоем в соответствии с информацией о поперечном сечении модели с помощью оборудования для 3D-печати, и распечатывается песчаная форма (включая верхнюю и нижнюю песчаные формы, сердечники и т.д.). Затем металлическая жидкость заливается в полость, образованную песчаной формой, и после охлаждения и застывания металлической жидкости песчаная форма удаляется, чтобы получить желаемую металлическую отливку.

рабочие процессы

1. 3D-моделированиеМодель отливки проектируется с помощью профессионального программного обеспечения для 3D-моделирования (например, SolidWorks, UG и т.д.) с учетом требований процесса литья, таких как поверхности раздела, уклоны осадки, припуски на обработку и т.д., а затем модель конвертируется в формат файла, пригодный для 3D-печати (например, формат STL).
2. Печать на песке: Материалы для печати (песок и связующее) загружаются в бункер оборудования для 3D-печати, и под управлением компьютера сопло выборочно распыляет связующее на слой песка в соответствии с данными поперечного сечения модели, так что частицы песка сцепляются друг с другом и слой за слоем формируют песочный рисунок. После завершения печати песчаная модель подвергается соответствующей постобработке, например, удалению лишних частиц песка и укреплению слабых частей.
3. Подготовка к литью: Печатные песчаные формы собираются и помещаются в литейное оборудование для подготовки металлической жидкости к литью. В то же время сырьевой металлический материал расплавляется и обрабатывается для достижения соответствующей температуры и состава отливки.
4. Разливка и охлаждение: Медленно залейте обработанный жидкий металл в полость песчаной формы, чтобы жидкий металл полностью заполнил полость. После литья жидкому металлу дают остыть и затвердеть естественным образом.
5. Удаление зернистости и постобработка: После охлаждения отливок песчаная форма удаляется с помощью вибрации, пескоструйной обработки, резки и т.д. для получения отливок. Затем отливки очищаются, полируются, подвергаются термообработке, механической обработке и другим процессам последующей обработки для удовлетворения требований к качеству конечного продукта.

доминирование

1. Высокая степень свободы дизайна

Возможность формовки сложных конструкцийТрадиционное литье в песчаные формы при изготовлении сложных форм, например, с внутренними полостями, криволинейными каналами, фигурными поверхностями и другими структурами песчаной формы, в силу ограничений технологии изготовления формы, труднодостижимо или чрезвычайно дорого. 3D-печать песчаного литья может быть основана на цифровой трехмерной модели, легко и точно распечатать различные сложные формы песка, для производства отливок со сложной структурой предоставляет возможность. Например, сложные каналы охлаждения лопастей авиационных двигателей, автомобильные детали с тонкой внутренней структурой и т.д. могут быть реализованы с помощью 3D-печати литья песка.

Персонализация3D-печать литья в песок имеет уникальные преимущества для производства отливок с небольшими партиями и индивидуальными требованиями. Она может быть основана на специфических требованиях заказчика, быстро спроектировать и распечатать соответствующий песок, чтобы удовлетворить индивидуальные потребности различных клиентов, чтобы избежать традиционного производства формы нужно открыть форму, ремонт формы и другие громоздкие процессы, значительно сокращая производственный цикл индивидуальной продукции.

2. Сокращение времени производственного цикла::

Упрощение процесса изготовления пресс-формТрадиционное литье песка требует изготовления форм, которые затем используются для производства песчаной модели, а процесс проектирования, изготовления и ввода в эксплуатацию форм часто занимает много времени и рабочей силы. А 3D-печать литья песка непосредственно на основе цифровой модели для печати, без необходимости изготовления форм, устраняя связь изготовления формы, значительно сокращает весь производственный цикл 25.

Быстрая итерация и модификация: На этапе разработки и проектирования изделия, если выясняется, что дизайн отливки необходимо изменить, традиционное литье в песчаную форму требует повторного изготовления формы, что требует больших затрат и времени. 3D-печать литья в песчаные формы требует только изменения цифровой модели на компьютере, а затем повторной печати песчаной модели, что позволяет быстро добиться итерации и модификации дизайна, ускоряя процесс разработки продукта45.

3. Повышение точности и качества::

Высокая точность размеровТехнология 3D-печати позволяет точно контролировать размер и форму песчаных форм, уменьшая отклонения размеров отливок, вызванные ошибками при изготовлении формы, подгонкой поверхности раздела и другими проблемами, и повышая точность размеров отливок. Гладкая поверхность напечатанной песчаной формы делает качество поверхности конечной отливки лучше и снижает объем последующей обработки и обработки4.

Хорошее внутреннее качествоЛитье в песчаные формы с помощью 3D-печати позволяет добиться равномерной плотности песчаного рисунка, избежать локального ослабления, захвата песка и других дефектов, которые могут возникнуть при традиционном литье в песчаные формы, и улучшить внутреннее качество отливок. В то же время, благодаря точному контролю, процесс затвердевания отливки может быть оптимизирован, чтобы уменьшить образование таких дефектов, как усадочные отверстия и усадочное ослабление.

4. экономическая эффективность::

Высокая степень использования материала3D-печать для литья песка - это печать по требованию, с использованием только необходимых материалов, что позволяет избежать отходов материалов при традиционном производстве форм. Более того, в процессе печати можно точно контролировать распределение материалов в соответствии с требованиями к структуре и прочности песчаной формы, что еще больше повышает эффективность использования материалов.

Сокращение расходов на оплату труда: Традиционное литье песка требует большого количества ручных операций, таких как изготовление формы, формовка песка, ремонт формы и т.д., с высокими трудозатратами. В то время как 3D-печать литья в песок в основном полагается на автоматизированное оборудование для печати, что значительно сокращает привлечение рабочей силы и снижает трудозатраты. В то же время это позволяет уменьшить количество ошибок и неопределенностей, возникающих при ручном управлении, а также повысить стабильность и последовательность производства.

5. зеленый::

Сокращение выбросов отходов: При традиционном литье в песок в процессе изготовления формы и обработки песка образуется большое количество отходов, таких как отбракованные материалы формы, отработанный песок и т.д., что приводит к определенному загрязнению окружающей среды. Литье в песок при 3D-печати производит меньше отходов, а оставшиеся материалы могут быть переработаны в соответствии с требованиями экологической безопасности.

Улучшение производственной среды: Процесс литья песка с помощью 3D-печати не требует использования большого количества химических реагентов и связующих веществ, что снижает загрязнение окружающей среды и опасность для здоровья операторов. В то же время автоматизированный метод производства также снижает образование пыли и шума, улучшая производственную среду.

Области применения

Аэрокосмическая промышленность: Используется для изготовления лопаток авиадвигателей, дисков турбин, конструктивных элементов самолетов и других сложных деталей, отвечающих требованиям высокой прочности, малого веса и высоких эксплуатационных характеристик.

автомобильная промышленность: Производство блоков цилиндров, головок блока цилиндров, корпусов коробок передач и других компонентов, особенно для высокопроизводительных двигателей и сложных структурных компонентов в новых автомобильных конструкциях.

Энергия: Применение в производстве ключевых компонентов для газовых турбин, энергетического оборудования и т.д. для повышения производительности и надежности компонентов.

Область медицинского оборудования: Производство индивидуальных медицинских изделий, таких как ортопедические имплантаты и зубные протезы, отвечающих индивидуальным потребностям пациентов.

резюме

3D-печатное литье песка, как передовая технология литья, сочетает в себе преимущества 3D-печати и традиционного литья песка. Она демонстрирует отличные показатели в области дизайна, производственного цикла, качества, стоимости и защиты окружающей среды, а также привносит новые идеи и методы в современное промышленное производство. Ожидается, что с постоянным развитием и совершенствованием технологии 3D-печати литье песка будет широко применяться во все большем количестве областей и способствовать развитию промышленного производства в направлении более эффективного, более точного и более экологичного.