3D打印在铸造行业的应用

3D打印在铸造行业中的优势是与订单数量密切相关的。由下述图表可见，当订单数量超过9件以，3D用于铸造报价没有优势，但是交期优势非常明显，同时，对于有严格交期的企业来说，仍可以接受(比如说在比传统交期明显缩短的前提下，现在3D打印铸件的利润率可以达到平均的300%，主要总报价不超过传统报价，适当的降低利润率报价对于双方都是可以接受的)。当铸件订单数量在38件时，3D打印用于铸造的周期优势也将消失，此时几乎不会有企业选择用3D打印生产铸件。

对比

表1. 报价参考

图1 3D打印与传统报价对比

图2 3D打印与传统交期对比

因此，3D打印用于铸造的优势以及我们可以寻找的客户如：3D打印在小批量生产时具有非常明显的速度优势，对于研发某类项目验证有非常明显的优势，如汽车，航天，航空，军工，火车，摩托车，船舶，机械装备，水泵，陶瓷行业等。

对于多种传统铸造难于生产的产品，如0.5mm的涡轮叶片，各种内冷油道，各种结构复杂铸件，也只能通过3D打印生产，此类客户遍布各个领域。对于艺术件，各类用于批量生产的模具等，也能够广泛应用。


3D打印用于铸造的材料及要求

图3砂型铸造

1、3D打印改善传统的砂型铸造、金属模具铸造

如图3砂型铸造所示，得到一些简单的零件图纸，模具设计时，分成型模和型芯盒两套模具，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;型芯与铸型组合在一起，钻个浇口，浇注，去砂就成了带浇口铸件。金属模具铸造，可以理解为，铸型和型芯是金属制成(而非砂型制成)，可以多次利用。

3D打印在砂型的应用就是，把铸型和型芯用3D打印机打出来，减少做模具的费用减少做模具的时间。现在已经普遍使用的3D打印砂型的设备，有微滴喷射技术，激光烧结技术等等。

微滴喷射原理

激光烧结原理

2.熔模铸造、消失模铸造

如图4工艺流程图所示：得到铸件图纸，制造模具，用模具压制与铸件同样的蜡型，把蜡型的蜡流道组成“树”把“树”包一层壳，最后把蜡加热融化，就成了模型，通过浇铸，最终成型。3D打印在熔模铸造中的应用就是，直接打出蜡模(或者是可以替代蜡模的材料，材料性能必须是可燃净、可气化、可在特定环境内融化，膨胀性低，表面光洁度高、有一定强度)减少制作压蜡模具的费用及时间。

一般熔蜡铸造用的材料包括：光敏树脂材料(精度高，燃烧充分一般用于铸造小型珠宝，牙冠，或镍基高温叶片)，打印铸造用PS粉(融化后气化)，打印铸造用PLA等。

图4 工艺流程图

3D打印用于铸造现状

3D打印应用于铸造行业，归根结底，3D打印只是辅助铸造完成几乎所有高难度结构复杂铸件，缩短小批量铸件的生产周期级费用，但由于进口设备的价格较高，铸造行业零散化生产的模式，因此起步较晚，随着国家供给侧改革的力度不断加大与深入，淘汰落后产能及高能耗高污染等行业的趋势，3D打印用于铸造的应用必将越来越广泛。

来源： 无限三维3D打印研究院
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