鋳造業界における3D印刷技術の適用
2025-04-03 15:39:52ヒット：0
I.ファウンドリ産業および3D印刷開発のオーバー
産業財団として、鋳造業界は、機械製造、自動車、航空宇宙、およびその他のセクターに金属コンポーネントを提供する上で重要な役割を果たしています。ただし、従来のファウンドリは重大な課題に直面しています。複雑な形の部品は、従来の方法で生成するのが難しく、費用がかかります。カビの製造には、長いリードタイムと高コストが含まれ、新製品の開発と小型バッチの生産を制限します。生産効率は、急速に変化する市場の需要を満たすのに苦労しています。一方、1980年代から出現している3D印刷技術は、継続的な革新と材料の拡大によって成熟しています。 3Dモデルデータに基づいたレイヤーごとの素材の堆積により、従来の金型なしで非常に複雑なデザイン、迅速なプロトタイピング、小型バッチの生産、カスタマイズに優れています。スマート製造変革の時代において、3Dプリンティングとファウンドリオペレーションを統合することで、変革の可能性があります。効率の向上とコスト削減による従来の制限を克服し、高性能コンポーネントの製品革新を促進し、産業の近代化を促進します。
ii。技術財団：3D印刷とファウンドリーの原則
（一）包括的な3D印刷技術
主要な3D印刷プロセスのコア原則
融合堆積モデリング（FDM）：加熱されたノズルを介して熱可塑性フィラメントを溶かし、部分ジオメトリに従って層を堆積させます。おもちゃや家庭用品などの単純なプラスチックプロトタイプに一般的に使用されています。
ステレオリソグラフィ（SLA）：紫外線を使用して、液体フォトポリマー樹脂層を層ごとに硬化させます。ジュエリーキャスティングパターンと高精度のツールプロトタイプに最適です。
選択的レーザー焼結（SLS）：レーザー/電子ビームを焼結金属/セラミック/プラスチックパウダーに固体部分に使用します。エンジン部品などの複雑な金属成分を生産するために航空宇宙で広く使用されています。
パフォーマンスの比較
| テクノロジー | 精度 | スピード | 材料オプション |
|---|---|---|---|
| SLA | ±0.05mm+ | 中くらい | フォトポリマー |
| FDM | ±0.1-0.3mm | 速い | プラ、腹筋など |
| SLS | ±0.1mm | 遅い | 金属、セラミック、複合材料 |
（二）従来の鋳造プロセス
キーファウンドリーテクニック
砂鋳造：パターンを使用してカビの空洞を作成し、溶融金属を注ぎ、固化後に砂を除去します。例：自動車エンジンブロック生産。
投資キャスティング：ワックスパターンの周りにセラミックシェルを形成し、ワックスを溶かし、金属で満たします。複雑な幾何学を備えた航空宇宙タービンブレードに最適です。
複雑な形状と効率の課題
カビの依存関係は、内部チャネル/コアの設計の柔軟性を制限します。
ロングカビのリードタイム（週から数ヶ月）は、新製品の発売を制約します。
固定費の高いコストは、小規模の生産を不経済的にします。
iii。アプリケーションのイノベーション：3D印刷は、ファウンドリーワークフローを変換します
（一）金型製造革命
プロセスと利点
ダイレクトメタル印刷（SLS）またはプラスチックプロトタイプ鋳造（FDM）は、数週間から数日から金型の鉛の時間を大幅に削減します。
従来の方法では、複雑な冷却チャネルと不可能な設計を可能にします。
ケーススタディ
中国の自動車型メーカーは、金属3Dプリントを使用して4週間から7日間のホイール金型の送達時間を短縮し、15％の欠陥削減を達成しました。
（二）砂型/コア添加剤の製造
テクノロジーの詳細
コーティングされた砂を使用したバインダー噴射プロセスは、複雑なジオメトリ用の精密金型/コアを作成します。
例：統合された冷却通路を備えたエンジンシリンダーヘッドコア。
パフォーマンスの改善
±0.1mmの寸法精度により、加工要件が減少します。
カスタマイズ可能な気孔率は、ガスの閉じ込めのような鋳造欠陥を最小限に抑えます。
航空宇宙アプリケーション
3Dプリントされた砂コアは、滑らかな内部チャネルを備えた航空機エンジン燃料ノズルの生産を可能にし、燃料効率を8％改善しました。
（三）ダイレクトメタル3D印刷
プロセスパラメーター
不活性ガス環境下でのレーザーパウダーベッド融合（LPBF）には、レーザーパワー（200-500W）、スキャン速度（500〜2000mm/s）、層の厚さ（20〜100μm）の正確な制御が必要です。
機能
90％の材料効率を持つネットシェイプチタン合金コンポーネントを生産します。
航空宇宙アプリケーションでは、格子構造が20％減少することを可能にします。
医療および航空宇宙の成果
オッセオインテグレーション用の多孔質表面を備えたカスタムヒップインプラント。
熱抵抗が改善された次世代ジェットエンジンの燃焼チャンバー。
IV。変革的影響：3Dプリンティングパワーファウンドリー進化
（一）効率向上
時間の節約
カビの設計から生産サイクルは、自動車鋳造の8週間から2週間に減少しました。
生産性指標
オートバイエンジンブロックの生産時間は、砂3D印刷を介して10週間から3週間に削減されます。
航空宇宙ブレードの製造サイクルは、直接金属印刷を使用して67％減少しました。
（二）コストの最適化
カビのコスト削減
小型バッチツールのコスト削減90％（たとえば、5000ドル対金属型の場合は50,000ドル）。
材料効率
チタン合金の使用量は、従来の鋳造の60％の廃棄物から3D印刷の10％に減少し、1000部で年間250万ドルを節約しました。
（三）品質とイノベーションの飛躍
パフォーマンスの改善
燃焼室の温度抵抗は、最適化された冷却チャネルを通じて15％増加しました。
格子構造により、自動車サスペンションコンポーネントの重量は12％減少しました。
一貫性の利点
3Dプリントされた金型の±0.05mmの寸法再現性は、バッチの均一性を保証します。
電子ビーム融解は、重要な航空宇宙部品に対して99.9％の材料密度を達成します。
