Применение технологии 3D -печати в литейной промышленности

И.

Будучи промышленным фондом, литейная промышленность играет важную роль в предоставлении металлических компонентов для производства машин, автомобильной, аэрокосмической и других секторов. Тем не менее, традиционные литейные заводы сталкиваются с серьезными проблемами: сложные детали трудны и дорого производят с обычными методами; Производство пресс-формы включает в себя длительное время заказа и высокие затраты, ограничение разработки новых продуктов и малого уровня производства; и эффективность производства пытается удовлетворить быстро меняющиеся рыночные потребности. Между тем, технология 3D -печати, появившаяся с 1980 -х годов, созрела посредством непрерывных инноваций и расширения материала. По сложному отложению материала на основе данных трехмерной модели он обеспечивает очень сложные конструкции без традиционных форм, превосходящих быстрое прототипирование, производство с небольшим партией и настройку. В эпоху интеллектуального производственного преобразования, интеграция 3D-печати с литейными операциями предлагает преобразующий потенциал: преодоление традиционных ограничений за счет повышения эффективности и снижения затрат, инновациях продуктов для высокопроизводительных компонентов и ускорение промышленной модернизации.

II Технические основы: 3D -печать против принципов литейного завода

(一) Комплексные технологии 3D -печати

1. Основные принципы основных процессов 3D -печати

• Моделирование сплавного осаждения (FDM): Расплавляет термопластичные филаменты через нагретую насадку, осаждая слои в соответствии с геометрией части. Обычно используется для простых пластиковых прототипов, таких как игрушки и предметы домашнего обихода.

• Стереолитография (SLA): Использует ультрафиолетовый свет, чтобы вылечить жидкую фотополимерную смолу слоя за слоем. Идеально подходит для моделей кастинга ювелирных изделий и прототипов с высоким уровнем инструментов.

• Селективное лазерное спекание (SLS): Использует лазерный/электронный луч для спекания металла/керамика/пластиковых порошков в твердые детали. Широко используется в аэрокосмической промышленности для производства сложных металлических компонентов, таких как детали двигателя.

(二) Традиционные литейные процессы

1. Ключевые методы литейного завода

• Кастинг песка: Создает полости плесени, используя узоры, наливает расплавленный металл и удаляет песок после затвердевания. Пример: производство блоков автомобильного двигателя.

• Инвестиционный кастинг: Образует керамические раковины вокруг восковых узоров, растает воск и наполняется металлом. Идеально подходит для лезвий аэрокосмической турбины со сложной геометрией.

• Ограничивает гибкость зависимости плесени для внутренних каналов/ядер.

• Длинное время заказа плесени (недели до месяцев) ограничивают запуск нового продукта.

• Высокие фиксированные затраты делают небольшую часть производства неэкономичным.

Iii. Инновации в приложениях: 3D -печать преобразование литейного рабочего процесса

(一) Революция из производства плесени

1. Процесс и преимущества

• Прямая металлическая печать (SLS) или литье пластического прототипа (FDM) значительно снижает время заказа плесени с неделями до дней.

• Включает сложные каналы охлаждения и конформные конструкции невозможными с традиционными методами.

• Китайский производитель автомобильной плесени сократил время доставки для колесных форм с 4 недель до 7 дней с использованием металлической 3D -печати, достигнув сокращения дефектов на 15%.

(二) Песочная форма/основная аддитивная производство

1. Технологические детали

• Процессы струйки переплет с песками с покрытием создают точные формы/ядра для сложных геометрий.

• Пример: ядра головки цилиндров двигателя со встроенными охлаждающими проходами.

• ± 0,1 мм Точность размеров снижает требования к обработке.

• Настраиваемая пористость сводит к минимуму дефекты кастинга, такие как захват газа.

• Песочные ядра с 3D-печатью позволили производство форсунок топливного самолета самолетов с помощью гладких внутренних каналов, повышая эффективность использования топлива на 8%.

(三) Прямая металлическая 3D -печать

1. Параметры процесса

• Лазерный порошковой слой слияния (LPBF) в среде инертного газа требует точного контроля лазерной мощности (200-500 Вт), скорости сканирования (500-2000 мм/с) и толщины слоя (20-100 мкм).

• Производит компоненты титанового сплава с чистой формой с эффективностью материала 90%.

• Позволяет структурам решетки уменьшать вес на 20% для аэрокосмических применений.

• Пользовательские имплантаты бедра с пористыми поверхностями для остеоинтеграции.

• Камеры сжигания для реактивных двигателей следующего поколения с улучшенным теплостойкостью.

IV Трансформационные воздействия: 3D -печать

(一) Повышение эффективности

1. Экономия времени

• Цикл конструкции плесени до производства уменьшился с 8 недель до 2 недель в автомобильном литье.

• Производство блока мотоциклого мотоцикла времени сокращается с 10 недель до 3 недель с помощью 3D -печати песка.

• Цикл изготовления аэрокосмических лезвий уменьшился на 67% с использованием прямой металлической печати.

(二) Оптимизация затрат

1. Снижение стоимости плесени

• 90% экономия затрат на малый инструмент (например, 5000 долларов против 50 000 долларов США за металлические формы).

• Использование титанового сплава сокращалось с 60% отходов в традиционном литье до 10% в 3D -печати, экономя 2,5 млн долларов в год за 1000 деталей.

(三) Скачки качества и инновации

1. Улучшение производительности

• Температурная устойчивость камеры сгорания увеличилась на 15% за счет оптимизированных каналов охлаждения.

• Автомобильная подвесная компоненты Вес снижается на 12% с помощью решетчатых конструкций.

• ± 0,05 мм размерная повторяемость в 3D-печатных формах обеспечивает партийную однородность.

• Электронно -лучевое плавление достигает 99,9% плотности материала для критических аэрокосмических частей.