带你走进全球领先的3D打印产业化应用智能铸造示范工厂3.0

来源：国家智能铸造产业创新中心

当前，全球制造业正加速迈向数字化、智能化时代，“智能制造”已成为当前和未来产业发展的重要方向。近年来，国家智能铸造产业创新中心以“标准+示范”引领，已累计完成6座智能示范工厂的建设/参与，其中，在探索铸造3D打印产业化应用的道路上，每一步脚印都显得格外坚实而非同寻常。
3D打印产业化应用智能铸造示范工厂——

1.0

• 2014年
• 四川 · 资阳
  

拥有国内自主研发的第一台砂芯3D打印机；率先实现了3D打印技术在铸造行业的产业化应用。

2.0

• 2019年
• 山东 · 烟台
  

生产效率达同等规模传统铸造的5倍以上；年产5000吨高端精密铸件，服务全球；第一次将桁架机器人用于组芯，创新性实现裸浇工艺。

3.0

• 2021年
• 安徽 · 芜湖
  

为推进产业转型升级，国家智能铸造产业创新中心联合芜湖市繁昌区创业投资有限公司，在素有“皖江明珠，创新之城”美誉的安徽芜湖，共同投资组建了国家智能铸造产业创新（安徽）中心，建设长三角首座3D打印铸造全流程智能工厂。

从此，3D打印产业化应用智能铸造示范工厂，正式迎来3.0时代……

2021年10月，共享（安徽）中心智能工厂“大咖”云集。18日，智能工厂作为第三届中国绿色智能铸造高峰论坛的重要参观点之一。19日，近200位支持公司发展的各级政府领导/行业同仁/合作伙伴共同见证工厂启用仪式圆满举办。20日，智能工厂作为增材制造领域年度盛会2021增材制造发展芜湖（繁昌）高峰论坛的重要参观点之一。

那么，整个10月
铸造行业/增材领域大咖们都在打卡的
智能工厂究竟是什么样？
各个生产环节是如何运作的？
又是如何实现多项变革创新呢？

系统架构
一套完整的全流程铸造智能工厂系统架构，是整个工厂设计/建设/运行的「核心」。

生产流程
从工艺设计到3D打印成型、组芯，从熔炼浇注到后处理……基于3D打印的铸造生产流程，是支撑起智能工厂的「骨骼」。

物联网实施及信息化软件
基于标准架构，经过弱电及物联网实施，在各个生产环节部署的信息化软件，是智能工厂得以自动化运作的「血脉」。

关键点 01
Key points
通过全流程虚拟制造系统（VCS）进行工艺设计，将产品设计参数下发至铸造执行系统（MES）、智能单元控制与管理系统进行排产和生产。3D打印机按照成形智能单元（FIU）的指令自动工作，打印砂芯。

亮点
◆ 自创VCS全流程设计，提升产品质量；成形智能单元管控制造过程；
◆ 第三代打印机在外观尺寸方面实现突破，同等面积厂房内3D设备产能最大化；
◆ 第三代打印机实现正反向循环打印，单箱设备效率达到双箱设备水平，设备成本降低，效率倍增；
◆ 第三代打印机采用一台混砂设备进行集中混砂，替代一台打印机配一台混砂机的模式，大幅降低设备维护成本。

关键点 02
Key points
AGV自动将打满的工作箱送至缓存区，等待风洗。

亮点
◆ AGV穿梭在3D打印设备、缓存线、清砂站之间，AGV对接高度距离地面0.7米，高度降低，成本大幅下降。


关键点 03
Key points
桁架机械手自动抓取砂芯，依次进行风洗、浸涂作业，浸涂完成的砂芯被传输带送入微波烘干设备进行表干处理。

亮点
◆ 桁架机器人代替吊车，实现工厂自动化、智能化、高效化、清洁化作业；
◆ 微波固化/烘干，设备占地面积小，烘干效率高、能耗低。


关键点 04
Key points
烘干完成的砂芯在控制系统的指令下，被自动运输至立体库进入指定的存放区位。桁架和立体库在智能单元的控制下准确、高效地完成智能组芯工作。

亮点
◆组装一个芯包仅用时3分钟，精度可达到±1mm，效率是传统生产方式的几十倍。


关键点 05
Key points
熔炼智能单元通过全流程虚拟铸造系统（VCS）提取原材料配比比例，单元控制自动加料系统提取其LIMS检测信息。通过上层参数提取，熔炼智能单元下发工艺参数及执行指令，球化设备配合浇注设备自动获取指令进行铁水球化、浇注。

亮点
◆ 熔炼智能单元管控制造过程；

◆ 无砂箱裸浇，采用卡箱式裸浇工艺，极大降低了砂铁比，降本、增效。
关键点 06
Key points
精整智能单元自动下发打箱指令，装载芯包的AGV驶至翻箱机，依次完成翻箱、震动落砂。操作人员驾驶抓件机械手，依次进行铸件抓取、热处理、抛丸、去浇冒口，铸件完成精整、检测、喷漆后发运。

亮点
◆ 精整智能单元管控制造过程；
◆ 精整单元模块化设计，缩短工艺流程，提升作业效率及作业环境。

3D打印铸造全流程智能工厂

• 三个100%
  

主要设备和软件100%国产化、关键设备数控化率100%、关键数据自动采集率100%。

• “六无”生产
  

无砂箱、无吊车、无模型、无重体力劳动、无废砂及粉尘排放、无温差（空调环境）。

• 高性价比
  

建设成本下降20%以上，运营成本下降30%以上。

• 绿色、安全生产
  

实施全流程绿色（虚拟）制造；构建安全生产治理体系，自创数字化（EHSI）安全管理系统，创新应用先进装备和技术，实现安全生产由“人管”变为“数控”。严守生态环保“红线”和安全生产“底线”。

• 多项变革创新
  

自创VCS全流程设计，持续提升质量；成形、熔炼、精整智能单元管控制造过程；集中管控砂子质量及统一混砂供砂；新型压箱卡箱工艺，降低砂铁比；智控中心、电脑端、手机端管控生产经营。