В мире производства, кастинг песка долгое время был методом создания металлических деталей-от компонентов двигателя до промышленных клапанов. Но традиционный песчаный лист состоит с большими проблемами: Требуются недели, чтобы сделать песчаные формы, ограничивает сложность дизайна, и стоит дорого на производство с небольшим партией. Вот где 3D Печать процесса литья песка меняет игру. Сочетая традиционные ноу-хау с современной технологией 3D-печати, Этот процесс решает эти болевые точки, предлагая более быстрый поворот, Больше свободы дизайна, и более низкие затраты. Являетесь ли вы инженером -продуктом, проектируя новую металлическую часть, Покупатель, желающий сократить производственные расходы, или производитель, стремясь ускорить R&Дюймовый, Это руководство проведет вас на каждом этапе процесса литья песчаного катирования 3D -печати - с реальными примерами и данными, чтобы показать его значение.
1. Что такое процесс литья песчаника 3D? Основное определение
А 3D Печать процесса литья песка это передовая техника производства, которая использует 3D -принтеры для создания песчаных форм и песчаных ядер (Полые детали внутри форм, которые формируют металлические компоненты) Для литья металлических деталей. В отличие от традиционного литья песка - где формы изготавливаются вручную или с дорогостоящим инструментом - метод 3D -печати строит слой песчаных форм на слое с помощью цифровой 3D -модели. Как только 3D -печатная песчаная форма будет готова, он используется как традиционная форма: расплавленный металл заливается в него, и после охлаждения, Плесень сломана, чтобы показать конечную металлическую часть.
Этот процесс соединяет разрыв между аддитивным производством (3D Печать) и вычищенное/традиционное кастинг, сохраняя лучшие части обоих: Гибкость проектирования 3D -печати и способность производить прочные металлические детали, которые известно литьем.
2. Пошаговая разбивка 3D-печатной песчаной процесса
Процесс литья песчаника 3D -печати имеет пять ключевых этапов, Каждый из них имеет решающее значение для получения высококачественной металлической части. Ниже приведено подробное прохождение, С советами, чтобы избежать общих ошибок.
Шаг 1: Фаза дизайна - создайте трехмерную модель песчаной формы/ядра
Первый, Вам нужен цифровой 3D Модель песчаной формы и песчаного ядра (Если часть имеет полые секции). Это делается с использованием CAD (Компьютерный дизайн) Программное обеспечение, такое как SolidWorks или AutoCAD. Модель должна включать каждую деталь формы, такой как:
- Форма металлической части (называется «полостью» в форме).
- Каналы для расплавленного металла течь в полость (называется «Гейтс» и «Бегуны»).
- Вентиляционные отверстия, чтобы позволить воздуху сбежать при наличии металла (предотвращает пузырьки в последней части).
Для чаевого: Работа с дизайнером, который понимает как 3D -печать, так и лить (Большинство металлов сокращаются 2–5% при охлаждении) и прочность плесени.
Шаг 2: Приготовление печати - Нарежьте модель для 3D -принтера
Как только 3D -модель будет готова, Это обрабатывается с помощью Нарезное программное обеспечение (специально разработано для 3D -принтеров песка). Программное обеспечение разделяет 3D -модель на тонкие слои (Обычно 0,1–0,3 мм толщиной) и преобразует его в инструкции, который может понять 3D -принтер (как G-код).
Вы также выберете тип песка и связующего агента (материал, который сдерживает песчаные зерна вместе) на этом этапе. Наиболее распространенным вариантом является переплет- Метод 3D -печати, где принтер распыляет связующий агент на слое с песком, слой по слою, Чтобы построить форму.
Шаг 3: 3D Печать - построить песчаную форму и ядро
Следующий, а 3D Песчаный принтер добирается до работы. Вот как он работает:
- Принтер распространяет тонкий слой песка (Обычно кремнеземный песок, который устойчив к тепло) через кровать.
- Печатная головка распыляет переплетный агент на песок, Утверждение областей, которые соответствуют первому слою 3D -модели.
- Сборка кровать понижается на толщину одного слоя, и процесс повторяется - выдвигая песок и связующий агент до тех пор, пока не будет построена вся плесень или ядро.
- После того, как печать сделана, Плесень остается вылечить в течение нескольких часов (для укрепления связующего агента) Перед удалением с принтера.
Шаг 4: Пост-обработка-приготовьте форму для литья
После печати, Песчаная форма нуждается в небольшой уборке, чтобы подготовиться к металлическому литью:
- Удалить лишний песок: Плесень аккуратно чистится, чтобы удалить свободный песок из полости и каналов.
- Соберите плесень: Если плесень имеет две половинки (сверху и снизу) или отдельное ядро, Они приклеены или зажаты вместе, чтобы сформировать единую единицу.
- Высушить плесень: Некоторые формы слегка нагреваются (50–80 ° C.) Чтобы удалить влагу - это предотвращает образование пар при наличии расплавленного металла (который может взломать форму).
Шаг 5: Процесс литья - залейте металл и завершите часть
Окончательно, Песочная форма с 3D -печати используется для традиционного металлического литья:
- Растопить металл: Избранный металл (как алюминий, железо, или сталь) нагревается до точки плавления (НАПРИМЕР., алюминиевый расплавится при 660 ° C).
- Вылейте металл: Расплавленный металл осторожно выливается в ворота формы. Металл течет через бегунов и заполняет полость, вытащить воздух через вентиляционные отверстия.
- Охладить и затвердеть: Плесень остается остыть, пока металл затвердевает (Время зависит от типа металла и размера детали - широкие алюминиевые детали занимают 1–2 часа; Большие железные детали занимают 6–8 часов).
- Удалить часть: Песчаная форма разбита на части (Песок часто используется многоразовым!) раскрыть металлическую часть.
- Закончить часть: Часть очищается, чтобы удалить оставшийся песок, и любой дополнительный металл (от ворот/бегунов) отрезан. Его также можно отшлифовать или окрашены для гладкой отделки.
3. Ключевые преимущества процесса литья песчаного катирования 3D (против. Традиционное песчаное литье)
Процесс литья песчаника 3D -печати предлагает четыре основных преимущества, которые делают его лучшим выбором для многих производственных проектов. Ниже сравнение с традиционным песчаным литьем, Плюс реальные примеры.
Преимущество 1: Больше свободы дизайна для сложных деталей
Традиционная песчаная литья борется со сложными формами - как части с внутренними полостями, тонкие стены, или замысловатые закономерности - потому что изготовление плесени вручную или с инструментами сложно (или невозможно). Метод 3D -печати может создать любую форму, определенную в 3D -модели, Независимо от того, насколько сложно.
Пример реального мира: Аэрокосмический кронштейн двигателя
Аэрокосмическая компания, необходимая для создания кронштейна двигателя с тремя внутренними каналами охлаждения (Чтобы уменьшить вес и улучшить рассеяние тепла). С традиционным песчаным литьем, Создание формы для внутренних каналов потребовало бы пользовательского инструмента \(50,000 и взял 6 недели, чтобы сделать. Использование 3D -печати песчаной литье, Они создали форму с внутренними каналами непосредственно из модели САПР - не требуется инструментов. Плесень была напечатана в 2 дни, И первый кронштейн был готов через неделю. Сложный дизайн уменьшил вес кронштейна на 20% (Экономия топлива для самолета) и сократить расходы \)0.
Преимущество 2: Более короткие производственные циклы
Традиционное песчаное литье может занять 4–6 недель, чтобы сделать форму (Из -за инструментов и ручного труда). Метод 3D -печати сокращает на этот раз до 2–5 дней, позволяя вам быстрее достать запчасти на рынке.
Сравнение производственного цикла: 3D Печать против. Традиционное песчаное литье
| Стадия производства | 3D Печать песчаного кастинга | Традиционное песчаное литье | Время сэкономлено |
| Плесень/ядро производство | 2–5 дней | 4–6 недель (28–42 дня) | ~ 85–95% |
| Первая металлическая часть производства | 1 неделя (7 дни) | 8 недели (56 дни) | ~ 87% |
| Общий r&D Цикл (10 Части) | 2 недели | 12 недели | ~ 83% |
Пример реального мира: Прототипирование автомобильного клапана
Производитель автомобиля хотел создать создание создания нового выхлопного клапана. Использование традиционного литья песка, они бы ждали 5 недели для плесени и еще одну неделю для части - Total 6 недели. С 3D -печатной кастингом, Они напечатали плесень в 3 дни, вылил металл в 1 день, и был прототип клапана в 5 дни. Это позволило им проверить клапан 5 недели раньше, чем запланировано, Помогая им запустить новую модель автомобиля 2 МЕСЯЦ.
Преимущество 3: Экономия стоимости на инструментах и труде
Традиционное литье песка требует дорогого инструмента (Для изготовления форм) и много ручного труда (Для сборки плесени). Метод 3D -печати устраняет затраты на инструмент и снижает потребности в труде (Большая часть процесса изготовления формы автоматизирована).
Сравнение затрат для производства мелкой партии (10 Металлические детали)
| Категория затрат | 3D Печать песчаного кастинга | Традиционное песчаное литье | Стоимость сохранена |
| Инструмент | $0 | \(15,000- )50,000 | \(15,000- )50,000 |
| Труд (Создание формы) | $500 (2 рабочие × 2 дни) | $3,000 (5 рабочие × 3 недели) | $2,500 |
| Песок и материалы | $800 | $1,000 | $200 |
| Общая стоимость | ~ 1300 долларов | ~\(19,000- )54,000 | ~ 93–97% |
Преимущество 4: Лучшая эффективность и точность части
3D Печать песчаного литья производит формы с точными размерами (Маржа ошибки всего 0,1–0,2 мм), что означает, что последние металлические детали более точны. Это уменьшает потребность в пост-обработке (как шлифование или обработка) и сокращает потраченные части.
Традиционное песчаное литье, напротив, имеет больший запас ошибки (0.5–1 мм) Потому что формы сделаны вручную. Это часто приводит к деталям, которые не совпадают правильно, например, клапан, который протекает, потому что печать не точнее.
4. Применение процесса литья песчаника 3D -печати
Процесс литья песка 3D -печать используется во многих отраслях промышленности, Благодаря его гибкости и экономической эффективности. Ниже приведены лучшие приложения:
| Промышленность | Общее использование | Пример части | Почему это работает здесь |
| Аэрокосмическая | Компоненты двигателя, Структурные кронштейны | Охлаждающая пластина титанового двигателя | Нуждается в сложном, легкие детали; Маленькая партийная производство |
| Автомобиль | Выхлопные клапаны, Части передачи | Алюминиевый выхлоп | Быстрое прототипирование; Пользовательские детали для новых моделей |
| Военный | Компоненты оружия, Целью автомобиля | Стальной корпус шестерни | Требует сильного, точные части; Быстрый поворот для срочных потребностей |
| Судостроение | Части насоса, Клапанские тела | Чугунный корабельный клапан | Обрабатывает большие части; Песок многоразовый для нескольких слепков |
| Тяжелая техника | Гидравлические цилиндры, коробки передач | Компонент рычага стального экскаватора | Нужны прочные металлические детали; рентабельный для небольших партий |
Взгляд Yigu Technology на процесс литья песчаника 3D -печать
В Yigu Technology, Мы верим 3D Printing Pand Casting Casting-это изменение игры для производителей- особенно те, кто работает над сложными, маленькая партия, или р&D Проекты. Мы помогли клиентам в области аэрокосмической и автомобильной промышленности 80% и стоимость инструментов по 100% Использование наших 3D -решений для печати песка. Наш принтер YG-Sandpro оптимизирован для литья песка, с быстрыми скоростями печати (0.5м³ в день) и совместимость со всеми общими типами песка. Мы также предлагаем конструктивную поддержку, чтобы обеспечить учетную запись и прочность на металлическую усадку и прочность. По мере того, как требования к производству быстрее, более гибкие решения, Мы видим, как 3D-печать песчаного литья становится стандартом для производства металлов-создание высококачественного качества, сложные детали, доступные для предприятий всех размеров.
Часто задаваемые вопросы:
Q1: Какие виды металла я могу бросить с 3D -печатными песчаными формами?
Вы можете разыграть практически любой металл, используемый в традиционном песчаном лите, в том числе алюминий, железо, сталь, латунь, и титан. Ключ - выбор песка, который может противостоять точке плавления металла - например, пример, кремнезый песок работает для алюминия (660° C.) и железо (1538° C.), В то время как песок циркона лучше для высокотемпературных металлов, таких как титан (1668° C.).
Q2: 3D-печать песчаного литья экономически эффективно для производства крупной партии (1,000+ части)?
Это зависит от сложности части. Для простых частей (Как базовые кронштейны), Традиционное литье песка может быть дешевле для больших партий (Затраты на инструмент распределяются по большему количеству деталей). Но для сложных частей (с внутренними каналами или замысловатыми конструкциями), 3D Печать песчаного литья по-прежнему экономически эффективно-даже для 1,000+ Детали - потому что вы избегаете дорогого настраиваемого инструмента и уменьшаете отходы от неточных форм.
Q3: Могу ли я повторно использовать песок из 3D -печатных форм?
Да! Большая часть песка из 3D -печатных форм является многоразовым. После разрушения формы, Вы можете просеять песок, чтобы удалить оставшиеся переплетные агента, затем высушите его и используйте снова для новых отпечатков. Повторное использование затрат на материалы на 30–50% и делает процесс более экологичным (Меньше песка заканчивается на свалках).
