3D打印+傳統(tǒng)鑄造 擦出新火花

3D打印在鑄造行業(yè)中的優(yōu)勢是與訂單數(shù)量密切相關的。由下述圖表可見，當訂單數(shù)量超過9件以，3D用于鑄造報價沒有優(yōu)勢，但是交期優(yōu)勢非常明顯，同時，對于有嚴格交期的企業(yè)來說，仍可以接受（比如說在比傳統(tǒng)交期明顯縮短的前提下，現(xiàn)在3D打印鑄件的利潤率可以達到平均的300％，主要總報價不超過傳統(tǒng)報價，適當?shù)慕档屠麧櫬蕡髢r對于雙方都是可以接受的）。當鑄件訂單數(shù)量在38件時，3D打印用于鑄造的周期優(yōu)勢也將消失，此時幾乎不會有企業(yè)選擇用3D打印生產(chǎn)鑄件。

表1． 報價參考

圖1 3D打印與傳統(tǒng)報價對比

圖2 3D打印與傳統(tǒng)交期對比

因此，3D打印用于鑄造的優(yōu)勢以及我們可以尋找的客戶如下：

3D打印在小批量生產(chǎn)時具有非常明顯的速度優(yōu)勢，對于研發(fā)某類項目驗證有非常明顯的優(yōu)勢，如汽車，航天，航空，軍工，火車，摩托車，船舶，機械裝備，水泵，陶瓷行業(yè)等。

對于多種傳統(tǒng)鑄造難于生產(chǎn)的產(chǎn)品，如0.5mm的渦輪葉片，各種內(nèi)冷油道，各種結(jié)構復雜鑄件，也只能通過3D打印生產(chǎn)，此類客戶遍布各個領域。

對于藝術件，各類用于批量生產(chǎn)的模具等，也能夠廣泛應用。

3D打印用于鑄造的材料及要求

1、3D打印改善傳統(tǒng)的砂型鑄造、金屬模具鑄造

如圖3砂型鑄造所示，得到一些簡單的零件圖紙，模具設計時，分成型模和型芯盒兩套模具，把模型包在砂型里，取出模型，就成了空心砂型；用型芯盒模具，制作型芯；型芯與鑄型組合在一起，鉆個澆口，澆注，去砂就成了帶澆口鑄件。金屬模具鑄造，可以理解為，鑄型和型芯是金屬制成（而非砂型制成），可以多次利用。

圖3 砂型鑄造

3D打印在砂型的應用就是，把鑄型和型芯用3D打印機打出來，減少做模具的費用減少做模具的時間。現(xiàn)在已經(jīng)普遍使用的3D打印砂型的設備，有微滴噴射技術，激光燒結(jié)技術等等。

微滴噴射原理

激光燒結(jié)原理

2、熔模鑄造、消失模鑄造

如圖4工藝流程圖所示：得到鑄件圖紙，制造模具，用模具壓制與鑄件同樣的蠟型，把蠟型的蠟流道組成“樹”把“樹”包一層殼，最后把蠟加熱融化，就成了模型，通過澆鑄，最終成型。3D打印在熔模鑄造中的應用就是，直接打出蠟模（或者是可以替代蠟模的材料，材料性能必須是可燃凈、可氣化、可在特定環(huán)境內(nèi)融化，膨脹性低，表面光潔度高、有一定強度）減少制作壓蠟模具的費用及時間。

一般熔蠟鑄造用的材料包括：光敏樹脂材料（精度高，燃燒充分一般用于鑄造小型珠寶，牙冠，或鎳基高溫葉片），打印鑄造用PS粉（融化后氣化），打印鑄造用PLA等。

圖4 工藝流程圖

3D打印用于鑄造現(xiàn)狀

3D打印應用于鑄造行業(yè)，歸根結(jié)底，3D打印只是輔助鑄造完成幾乎所有高難度結(jié)構復雜鑄件，縮短小批量鑄件的生產(chǎn)周期級費用，但由于進口設備的價格較高，鑄造行業(yè)零散化生產(chǎn)的模式，因此起步較晚，隨著國家供給側(cè)改革的力度不斷加大與深入，淘汰落后產(chǎn)能及高能耗高污染等行業(yè)的趨勢，3D打印用于鑄造的應用必將越來越廣泛。