大約三千年前,人類開始澆鑄第一批砂鑄件。直到最近,該技術實際上仍保持不變(請參見圖1):


?將所需對象的副本或“圖案”放置在開放式鋼制成型盒中。


?將特殊類型的沙子倒在模型周圍,然后將其牢固地敲打到位,然后將其清除。


?切割澆口,使熔融金屬以及將澆口連接到模具型腔的澆口流入模具中。


?核心用于復制具有內部特征的零件。


?將熔融金屬倒入模具中;當金屬冷卻時,完成的零件將被移除。


簡而言之,這就是砂型鑄造。但是,技術精湛的制版人戴夫·里特邁爾(Dave Rittmeyer)會告訴您,其實遠遠不僅如此。印第安納州迪凱特Hoosier Pattern Inc.的客戶服務和增材制造經理Rittmeyer也將告訴您,過去十年左右的時間里,該行業發生了巨大的變化,這在一定程度上要歸功于AM。


與其他鑄造方法相比,它消除了砂型鑄造過程中的許多煩瑣步驟,同時使該過程更快,更靈活且更具成本競爭力。


Rittmeyer說:“傳統制版工藝的交貨期最好在幾周和幾個月內進行衡量?!?“ 3D打印已將它大大縮短了,有時縮短到一兩天。在一個示例中,我們在三周內準備了一個起重機案例。那通常要花我們14個星期。我們能夠印刷非常復雜的模具和型芯,否則這些模具和型芯將無法制造?!?


噴射成功


1993年,麻省理工學院的研究人員發明了3D打印工藝,稱為粘合劑噴射。三年后,現在稱為ExOne Inc.的公司接管了粘結劑噴射球并與之一起運行,從而永久改變了砂型鑄造行業。

3D打印消除砂模鑄造工藝中的繁瑣工作 縮短加工周期

圖1:大多數砂型鑄件都是由兩件式模具制成的,模具安裝在鋼制模具盒中。模具盒包括兩個幾乎相同的,開口的盒(拖動和上蓋),它們通過銷釘固定在一起。


它開發了一種冷硬化粘合劑系統,該系統可將沙子沉積在0.26到0.38毫米厚的層中,然后用使沙子固化的液態聚合物將選擇性區域粘合在一起。


Hoosier由三位熟練的制版師于1997年創立,他們使用了幾臺CNC機器。他們在2013年購買了自己的第一臺砂打印機ExEx S-Max。


Rittmeyer表示:“如今,我們擁有25多個加工中心和4臺S-Max噴砂機,而我們大約一半的業務是3D打印的砂芯和模具?!?“我沒有確切的數字,但我們每年確實印刷成千上萬的印刷品?!?


這家印第安納州的公司還經營Stratasys Fortus 450mc FDM機器和3ntr A2機器,用于制造原型,小批量樣板以及商店周圍的各種工具。


3D打印已將公司從區域性樣板間轉變為全球性樣板間。Rittmeyer說,Hoosier Pattern現在“向世界各地”運送3D打印的沙子產品。


仍然使用傳統的制造方法(銑削,車削和EDM)來生產更大數量和相對簡單的工具,而其他所有東西都發送給該公司的3D打印機之一。


蒙特羅斯(Montrose)制造


位于明尼蘇達州蒙特羅斯的Craft Pattern and Mold Inc.公司也取得了類似的成功。該公司一直在從Hoosier Pattern購買3D打印模具,但大約一年前,決定投資自己的系統。


“這有幾個原因,”公司總裁托尼·克雷默斯(Tony Cremers)說?!?Hoosier對我們來說做得很好,但是當您每月在外部服務上花費一定的金額時,在某個時候將這項工作納入內部更為有意義。


“另一部分是交貨時間。無論供應商多么出色,擁有自己的打印能力都決定了您對客戶的響應速度?!?

3D打印消除砂模鑄造工藝中的繁瑣工作 縮短加工周期

3D打印極大地改變了砂型鑄造的設計過程,為工程師提供了更大的靈活性,并且“能夠忽略砂型鑄造的一些基本原理”。


Craft Pattern成立于35年前,最初是一家生產模型店。它逐漸擴展到原型制作和產品開發工作,然后開始澆注少量零件。從那以后,它增加了4軸和5軸加工服務,塑料注射成型和其他功能。


添加砂印很有意義。但是,采用該技術需要Craft Pattern來學習有關該技術的一些知識。


該商店的總經理史蒂夫·謝德(Steve Shade)表示,例如,在3D打印的模具上,其表面光潔度通常不如由圖案制成的模具?!拔覀冞€必須調整工作流程,并重新考慮一些設計實踐。3D打印使我們能夠忽略砂型鑄造的一些基本原理,從而允許使用傳統工具無法完成的拔模,分模和取芯配置。


“我們的設計師受過訓練并遵循從事整個職業的規則,這完全改變了我們處理項目的方式?!?


不必物理地制造模具,這大大減少了交付鑄造金屬零件的時間線。


無論它是由金屬,塑料還是沙子制成,任何3D打印的東西通常都會更加昂貴?!耙虼?,你不能只說'讓我們打印所有內容',因為從總購置成本的角度來看,它還沒有競爭力?!?


使用傳統工具,可以分攤圖案和芯盒的成本,從而隨著數量的增加相對快速地降低了零件成本。另一方面,對于3D打印,根據打印的沙子量,每個零件的成本是相當固定的,因此尚未實現規模經濟。


“仍然,如果您明天要購買幾張或具有復雜幾何形狀的零件,那么,3D打印是個很好的選擇” Shade說。


克雷默斯同意了。他說:“這無疑使我們變得更加靈活?!彼a充說,該車間可以迅速改變方向,甚至在第二天左右轉動零件。而且,“它極大地改善了我們的核心制造。在以前我們可能制作了五個或十個獨立的核心,然后將它們粘合在一起,現在我們可以將它們全部打印為一塊。在節省勞動力,零件質量以及整個過程控制之間,這是一個巨大的優勢?!?


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