製造業の世界, 砂鋳造 エンジンコンポーネントから工業用バルブまで、金属部品を作成するための頼りになる方法でした. しかし、伝統的な砂の鋳造には大きな課題があります: 砂型を作るのに数週間かかります, 設計の複雑さを制限します, そして、小型バッチの生産にはかなりの費用がかかります. それがどこですか 3d印刷砂鋳造プロセス ゲームを変更します. 伝統的なキャスティングノウハウと最新の3D印刷テクノロジーを組み合わせることにより, このプロセスは、これらの問題点を解決します, より速いターンアラウンドを提供します, より多くのデザインの自由, コストの削減. あなたが新しい金属部品を設計する製品エンジニアかどうか, 生産費を削減しようとしている買い手, またはrをスピードアップすることを目指しているメーカー&d, このガイドでは、3Dプリンティングサンドキャスティングプロセスのすべてのステップをご覧ください。.
1. 3Dプリンティングサンドキャスティングプロセスは何ですか? コア定義
The 3d印刷砂鋳造プロセス 3Dプリンターを使用して砂型と砂コアを作成する高度な製造技術です (金属成分を形作るカビの中の中空の部分) 金属部品の鋳造用. 伝統的な砂鋳造とは異なり、金型は手で作られているか、高価なツールで作られています。. 3Dプリントされた砂型の準備ができたら, 伝統的な型のように使用されます: 溶融金属が注がれています, 冷却後, 型が壊れて最終的な金属部分を明らかにします.
このプロセスは、添加剤の製造間のギャップを橋渡しします (3D印刷) および減算/伝統的なキャスト, 両方の最高の部分を維持します: 3D印刷の設計柔軟性と、鋳造が知られている強力な金属部品を生産する機能.
2. 3Dプリンティングサンドキャスティングプロセスの段階的な内訳
3Dプリンティングサンドキャスティングプロセスには5つの重要な段階があります, 高品質の金属部品を取得するにはそれぞれが重要です. 以下は詳細なウォークスルーです, よくある間違いを避けるためのヒントがあります.
ステップ 1: 設計フェーズ - 砂型/コアの3Dモデルを作成する
初め, デジタルが必要です 3Dモデル 砂型と砂コアの (部品に中空セクションがある場合). これはCADを使用して行われます (コンピューター支援設計) SolidWorksやAutoCADなどのソフトウェア. モデルには、金型のすべての詳細を含める必要があります, のような:
- 金属部分の形状 (型の「キャビティ」と呼ばれます).
- 溶融金属が空洞に流れるチャネル (「ゲート」と「ランナー」と呼ばれる).
- 金属を注ぐときに空気を逃がすための通気 (最終部分のバブルを防ぎます).
ヒントの場合: 3D印刷とキャストの両方を理解しているデザイナーと連携してください。モデルが金属収縮のためにアカウントを確保することを確認します (ほとんどの金属は、冷却するときに2〜5％を縮小します) カビの強さ.
ステップ 2: 印刷準備 - 3Dプリンターのモデルをスライスする
3Dモデルの準備ができたら, 使用して処理されます スライシングソフトウェア (砂3Dプリンター向けに特別に設計されています). ソフトウェアは、3Dモデルを薄層に分割します (通常、厚さは0.1〜0.3mmです) 3Dプリンターが理解できる指示に変換します (Gコードのように).
砂と結合剤の種類も選択します (砂粒を一緒に保持する材料) この段階で. 最も一般的なオプションはです バインダージェット - プリンターが砂のベッドに結合剤を噴霧する3D印刷方法, レイヤーごと, 型を構築する.
ステップ 3: 3D印刷 - 砂型とコアを構築します
次, the 3Dサンドプリンター 仕事に取り掛かる. これがどのように動作するかです:
- プリンターは砂の薄い層を広げます (通常、シリカの砂, 耐熱性です) ビルドベッドを横切って.
- プリントヘッドが砂の上に結合剤を吹き飛ばす, 3Dモデルの最初の層に一致する領域を硬化させる.
- ビルドベッドは1つの層の厚さによって下がります, そして、プロセスが繰り返されます - 金型またはコア全体が構築されるまで砂と結合剤を付加します.
- 印刷が完了したら, 型は数時間治療するために残されています (結合剤を強化します) プリンターから削除される前に.
ステップ 4: 後処理 - 鋳造用の型を準備します
印刷後, 砂型は、金属鋳造の準備をするために少しきれいにする必要があります:
- 余分な砂を取り除きます: 型は静かに磨かれて、空洞と水路からゆるい砂を取り除きます.
- 型を組み立てます: 金型に2つの半分がある場合 (上と下) または別のコア, それらは接着されているか、固定して単一のユニットを形成します.
- 型を乾かします: 一部の型はわずかに加熱されます (50–80°C) 水分を除去するために - これにより、溶融金属が注がれたときに蒸気が形成されないようになります (型を割ることができます).
ステップ 5: 鋳造プロセス - 金属を注ぎ、部品を仕上げます
ついに, 3Dプリント砂型は、従来の金属鋳造に使用されます:
- 金属を溶かします: 選ばれた金属 (アルミニウムのように, 鉄, またはスチール) 融点まで加熱されます (例えば。, アルミニウムは660°Cで溶けます).
- 金属を注ぐ: 溶融金属は型の型の門に慎重に注がれます. 金属はランナーを流れ、空洞を埋めます, 通気口から空気を押し出します.
- クールで固化します: 金属が硬くなるまで型を冷ませるために残されます (時間は金属の種類と部品サイズに依存します。; 大きな鉄部品には6〜8時間かかります).
- 部品を削除します: 砂型は壊れています (砂はしばしば再利用可能です!) 金属部分を明らかにするため.
- パーツを完成させます: 部品は、残りの砂を取り除くために掃除されます, そして、余分な金属 (ゲート/ランナーから) 切り取られています. また、滑らかな仕上げのためにサンディングまたは塗装することもできます.
3. 3Dプリンティングサンドキャスティングプロセスの重要な利点 (vs. 伝統的な砂鋳造)
3Dプリンティングサンドキャスティングプロセスは、多くの製造プロジェクトにとってより良い選択となる4つの主要な利点を提供します. 以下は、従来の砂鋳造との比較です, プラスの実世界の例.
アドバンテージ 1: 複雑な部品のより多くの設計の自由
伝統的な砂の鋳造は、複雑な形状の闘争です。内部空洞のある部品のように, 薄い壁, または複雑なパターン - 手で型を作るか、ツールで作るのが難しいので (または不可能). 3D印刷方式は、3Dモデルで定義された任意の形状を作成できます, どんなに複雑であっても.
実世界の例: 航空宇宙エンジンブラケット
航空宇宙会社は、3つの内部冷却チャネルを備えたエンジンブラケットを作成する必要がありました (体重を減らし、熱散逸を改善するため). 伝統的な砂の鋳造, 内部チャネル用の金型を作成するには、コストを課すカスタムツールが必要になります \(50,000 そして、取った 6 作る週. 3Dプリンティングサンドキャスティングを使用します, 彼らは、CADモデルから直接内部チャネルを使用して金型を作成しました - ツールは必要ありません. 型に印刷されました 2 日, そして、最初のブラケットは1週間で準備ができていました. 複雑な設計により、ブラケットの重量が減少しました 20% (航空機の燃料を節約します) ツーリングコストを削減します \)0.
アドバンテージ 2: より短い生産サイクル
伝統的な砂の鋳造は、型を作るのに4〜6週間かかることがあります (工具と手動労働のため). 3D印刷方法は、今回はわずか2〜5日に削減されます, 部品をより速く市場に出すことができます.
生産サイクルの比較: 3D印刷対. 伝統的な砂鋳造
| 生産段階 | 3d印刷砂鋳造 | 伝統的な砂鋳造 | 時間を節約しました |
| カビ/コア製造 | 2–5日 | 4–6週 (28–42日) | 〜85–95％ |
| 最初の金属部品生産 | 1 週 (7 日) | 8 週 (56 日) | 〜87％ |
| 合計r&Dサイクル (10 部品) | 2 週 | 12 週 | 〜83％ |
実世界の例: 自動車バルブプロトタイピング
自動車メーカーは、新しい排気バルブのデザインをプロトタイプしたいと考えていました. 従来の砂鋳造を使用します, 彼らは待っていただろう 5 金型の週と部品のもう1週間 - 6 週. 3Dプリンティングサンドキャスティング付き, 彼らは型を印刷しました 3 日, 金属を注ぎました 1 日, プロトタイプバルブの準備ができていました 5 日. これにより、バルブをテストできます 5 計画より数週間早く, 彼らが新しい車モデルの立ち上げを支援します 2 予定より数ヶ月先.
アドバンテージ 3: 工具と労働のコスト削減
従来の砂鋳造には、高価な工具が必要です (型を作るために) そして、たくさんの肉体労働 (型を組み立てるため). 3D印刷方法は、ツーリングコストを排除し、労働のニーズを削減します (カビ製造プロセスのほとんどは自動化されています).
小バッチ生産のコスト比較 (10 金属部品)
| コストカテゴリ | 3d印刷砂鋳造 | 伝統的な砂鋳造 | コスト節約 |
| ツーリング | $0 | \(15,000- )50,000 | \(15,000- )50,000 |
| 労働 (金型作り) | $500 (2 労働者× 2 日) | $3,000 (5 労働者× 3 週) | $2,500 |
| 砂と材料 | $800 | $1,000 | $200 |
| 総コスト | 〜$ 1,300 | 〜\(19,000- )54,000 | 〜93–97％ |
アドバンテージ 4: より良い効率と部分の精度
3d印刷砂鋳造は、正確な寸法の金型を生成します (わずか0.1〜0.2mmのエラーマージン), つまり、最終的な金属部品がより正確になることを意味します. これにより、後処理の必要性が軽減されます (サンディングや機械加工のように) 無駄な部品を削減します.
伝統的な砂鋳造, 対照的に, エラーマージンが大きいです (0.5–1mm) カビは手で作られているからです. これは、多くの場合、適切に合わない部品につながります。たとえば, シールが正確ではないために漏れるバルブ.
4. 3Dプリンティングサンド鋳造プロセスのアプリケーション
3Dプリンティングサンドキャスティングプロセスは、多くの業界で使用されています, その柔軟性と費用対効果のおかげです. 以下はトップアプリケーションです:
| 業界 | 一般的な用途 | パーツの例 | なぜここで機能するのか |
| 航空宇宙 | エンジンコンポーネント, 構造括弧 | チタンエンジン冷却プレート | 複雑なものが必要です, 軽量部品; 小型バッチプロダクション |
| 自動車 | 排気バルブ, トランスミッションパーツ | アルミニウム排気マニホールド | 高速プロトタイピング; 新しいモデルのカスタムパーツ |
| 軍隊 | 武器コンポーネント, 車両部品 | スチールタンクギアハウジング | 強い必要があります, 正確な部品; 緊急のニーズのための迅速なターンアラウンド |
| 造船 | ポンプ部品, バルブボディ | 鋳鉄製の船バルブ | 大きな部品を処理します; 砂は複数のキャストで再利用可能です |
| 重機 | 油圧シリンダー, ギアボックス | スチール掘削装置アーム成分 | 耐久性のある金属部品が必要です; 小さなバッチに費用対効果が高い |
3Dプリンティングサンドキャスティングプロセスに関するYiguテクノロジーの見解
Yiguテクノロジーで, 私たちは信じています 3D印刷砂鋳造プロセスは、メーカーにとってゲームチェンジャーです - 特に複雑な作業, スモールバッチ, またはr&Dプロジェクト. 私たちは、航空宇宙と自動車の生産サイクルのクライアントを支援しました 80% およびツーリングコスト 100% 3Dサンド印刷ソリューションを使用します. YG-SandProプリンターは、砂鋳造用に最適化されています, 速い印刷速度で (0.51日あたり) すべての一般的な砂タイプとの互換性. We also offer design support to ensure molds account for metal shrinkage and strength. As manufacturing demands faster, more flexible solutions, we see 3D printing sand casting becoming the standard for metal part production—making high-quality, complex parts accessible to businesses of all sizes.
よくある質問:
Q1: What types of metal can I cast with 3D printed sand molds?
You can cast almost any metal used in traditional sand casting, アルミニウムを含む, 鉄, 鋼鉄, 真鍮, とチタン. 重要なのは、金属の融点に耐えることができる砂を選ぶことです。たとえば, シリカ砂はアルミニウムで動作します (660°C) と鉄 (1538°C), ジルコンの砂はチタンのような高温金属に適していますが (1668°C).
Q2: 3Dプリンティングサンド鋳造は、大型バッチ生産に費用対効果が高いです (1,000+ 部品)?
それは部分の複雑さに依存します. 単純な部品用 (基本的なブラケットのように), 伝統的な砂の鋳造は、大きなバッチには安価な場合があります (ツーリングコストは、より多くの部品に広がっています). しかし、複雑な部分の場合 (内部チャネルまたは複雑なデザインを備えています), 3d印刷砂鋳造は、依然として費用対効果が高いです 1,000+ 部品 - 高価なカスタムツーリングを避け、不正確な金型から廃棄物を減らすため.
Q3: 3Dプリント型から砂を再利用できますか?
はい! 3Dプリント型の砂のほとんどは再利用可能です. 型を壊した後, あなたは砂をふるいにかけて、残りの結合剤を除去することができます, その後、乾燥させて、新しいプリントに再度使用します. 砂を再利用すると、材料コストが30〜50％削減され、プロセスがより環境にやさしくなります (埋め立て地で終わる砂が少なくなります).
