摘要:近些年,我国工业水平快速发展,3D打印技术被广泛应用在工业生产中。3D打印技术与铸造技术相融合将发挥不可估量的作用。3D打印的蜡模、光敏树脂模、塑料、砂型、砂芯、金属等能用于失蜡蜡模、模具、铸型、型芯、复杂内腔镶件等铸造元素,这些元素可与熔模精密铸造、石膏型铸造、砂型铸造、低压(差压)铸造、双金属复合铸造等几乎所有的铸造方法融合,制造各种金属合金构件。融合解决了3D打印材料和成本的问题,突破了只能先模具后铸造的瓶颈,加速了铸造行业的发展,为快速发展个性化创新工厂、制造业升级提供了可能。 关键词:3D打印技术;铸造技术;融合应用;展望
引言
传统机械加工方式主要是车、铣、刨、钻、镗等,其生产过程中依靠人为操作各类型机器设备,通过制定工艺加工工序,完成其产品的生产制造。随着科学技术的发展,涌现出了越来越多的新兴制造技术,其中有一个名为“3D打印”的创新技术,近几年被尤为广泛应用。3D打 印技术通过使用先进的CAD/CAE/CAM计算机辅助设计建模技术完成其产品模型的设计,并通过材料打印机来实现其制造过程,常用于机械、模具、工业设计等加工制造领域,由于其制造工艺比较简单,常用于某些产品的研发与直接制造。很多制造加工科技公司在产品研发中使用该技术来打印所需的产品相关零部件,该项技术广泛应用于航空航天、机械制造、模具加工、船舶、美术、艺术设计等制造领域。和传统机械制造技术不同,它带来了新型的塑型制造及加工等“新潮”技术,给传统制造带来一场大变革。
1概述
防水伸缩缝3D打印技术自身所具备的优势之一,便是在生产过程中将产品直接打印成型,产品在完成生产时便会呈现一体化的结构,不需要人工的二次拼接或者调整。这一方面的优势使得3D打印技术在机械制造行业有着非常广泛的运用。3D打印在生产过程中,所生产的产品往往不需要对结构与部位进行切割,零件与部件之间具有相对较高的链接性。所以,如果生产产品的整体性强,在机械制造行业经常会被传统制造方式所限制,使得很多产品在生产设计方面,必须要向实际组装等方面进行妥协。如如何衔接、衔接点的数量、节点的位置、衔接零件的大小、形状等。而受到这些问题的限制,也使得许多产品在前期设计阶段,设
计师无法完全发挥自身的全部水平。设计师会因为衔接与结构的问题,而对产品外观与形状进行妥协性调整,从而为设计工作建立了一道不可翻越的限制性围墙。而由于现代化机械制造领域在实际生产过程中,大多与相应工业领域进行适应性生产与调账,而在进行需求量相对较低,但精细程度要求较高的产品需求方面,便需要利用3D打印技术来进行相应的生产推进。
保健水杯2 3D打印技术和铸造技术的融合应用
2.1 SLA技术
SLA技术属于光固化技术,打印材料种类多,打印的零件精密高,表面光滑,长期被塑料产品用户青睐。在铸造中,主要用于硅溶胶熔模铸造、塑料模具、硅胶模。硅溶胶熔模铸造:结合精密高、表面光滑的优点,采用薄壁镂空结构用于硅溶胶熔模铸造中,但它发气量大、退让性差、价格稍高等缺点未能大面积推广应用。塑料模具:结合强度较高的特点,用打印模具代替木模,其精密、耐磨性能优于木模,但低于金属模,成本稍高,适用于中小批量快速铸造,被少数模具厂采用。硅胶模:结合精密度高、表面光滑的优点,打印SLA模再采用真空注型机翻制硅胶模,用于铸造用蜡件制造(雕像等复杂难分型零部件)
湍流耗散率
精油加工设备。
2.2增材技术
增材技术是运用粉末金属或塑料等可粘合材料,通过一层一层叠加的技术,基于离散累加原理,由特定的三维坐标切片生成真实物体,体现了直接性。该技术结合了数学和图像领域的许多技术,如数学建模方法、数学分析方法、图像处理与仿真技术、机电技术和金属材料等。
sis压片这种技术的局限性也是比较客观的。例如,材料组装控制问题直接体现在金属成型过程中,因为三维打印CT层是堆叠的,堆叠过程中容易发生金属氧化,这将直接影响制造实体的质量和性能;堆积层厚度不易控制,堆积层过厚,制造固体表面不光滑,精度下降,粗糙度增大;一些高精度制造的零件可能需要多波束配合。这些光束的频率和温度必须一致并同步制造,才能确保制造零件的稳定性和效率。
2.3 3DP技术
3DP技术是从平面打印技术演化出来的,不同的是,3DP通过喷墨头喷树脂等粘结剂,此
打印技术主要难点在于喷墨头寿命问题,由于粘结剂的强腐蚀性,喷墨头易腐蚀和堵塞。目前还未开发出专用于3DP打印的喷墨头,多借用平面打印用富士喷头,由于用量有限,价格相对比较昂贵。在铸造中,主要用于砂型、砂芯、泡末塑料、陶瓷等。砂型、砂芯是3DP技术最成熟的技术,砂型、砂芯属于冷成型工艺,可以打印任意复杂形状且不考虑分型问题,打印砂型和砂芯透气性好,可用于直接砂型铸造,也可以用于金属型砂芯,也是快速制作复杂随形冷铁的方法。
泡末塑料是通过粘结剂将泡末塑料粉末选取粘结,打印件用于熔模精密铸造蜡模和消失模铸造,这种打印方法与SLS打印相比,具有打印速度快、软化温度低、不胀壳、打印尺寸大、发气量小等优势,但价格较高,推广速度慢。
陶瓷是陶瓷粉末选取喷洒粘结剂,选取冷成型方式,再进行脱脂和烧结。陶瓷用途十分广泛,在铸造方面,主要用于各种复杂构件的内部型芯。3DP打印陶瓷工艺复杂,有少数进行应用,具有很好的前景。
2.4酸洗
对于重量大或壁厚较厚的铸件通常表面污染层较厚就需要采取酸洗工艺去除污染层。本工艺采用聚合硫酸铁和氢佛酸的混合酸进行酸洗,彻底去除污染层后,用清水进行冲洗。整个酸洗过程要求严格控制酸洗温度和酸洗量,保证完全去除污染层。此酸洗液相比于硝酸和的混合酸洗液酸洗速度更快,酸洗效果更好。新型酸洗液配比为,聚合硫酸铁(含铁≥19%)重量比为22.9,水重量比为69,重量比为8.1。
3 3D打印技术发展趋势
铸造作为传统制造业的基础,也必须考虑可持续发展,未来铸造的发展,从产品需求上呈现“品种多样性、结构复杂化、更新换代快”等特点,从铸造生产上要求优质可靠、高效智能、绿低碳,这对铸造工艺提出了更高的要求。3D打印技术作为制造业转型升级的核心技术之一,在铸造领域取得了突破性进展,使铸造行业“3D打印、机器人等技术”工业化应用+绿智能工厂成为可能。
结语聚酯丙烯酸酯
3D打印技术已经逐渐走入人们的工作生产及生活当中,尤其是在工业设计、医疗健康等领
域的应用更是越发广泛。在3D打印的整个过程中,零件的草绘以及建模是3D打印进行零件再造关键核心部分,起着主导作用,只有进行了3D建模,才可以运用3D打印机将建模的数据打印成实物。另外,草绘测量的数据准确与否,以及建模水平的高低直接影响到零件成型的质量。如果这两个环节做得不到位,那么打印出来的替换件肯定也无法达到零件再造的目的,也就无法使用了。
参考文献
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