第56卷第3中国铸造装备与技术2021年5月Vol.56No.3CHINA FOUNDRY MACHINERY&TECHNOLOGY May2021 何捷军，杨建国，赵龙
（共享智能装备有限公司，宁夏银川750021）
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摘要：从3D打印技术发展、3D打印相比传统铸造的优势以及3D打印产业链前后端的发展等作了简要的介绍、分析，指出铸造砂型3D打印未来可能的发展趋势，以期能给铸造砂型3D打印技术相关领域未来的发展带来思考。 关键词：3DP；产业链；应用；趋势
中图分类号:TP391.73；TG242文献标识码:A
DOI：10.3969/j.issn.1006-9658.2021.03.002文章编号：1006-9658（2021）03-0008-03
增材制造（又称3D打印）是以数字模型为基础，将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术，改变 了传统制造的理念和模式，是先进制造业的重要组成部分。与传统的减材制造方式相比，增材制造拥有制造复杂物品、产品多样化而不增加成本、无需组装、零时间交付等众多优点，尤其适合制造形状复杂、定制化、化的零部件。
产业的，3D印术
国家层面的重视，尤其是2017年12月工信部等12部门印发的《增材制造产业发展
（2017-2020年）》，为我国的3D打印行业发展提出了目标及要求。目前,3D打印行业正在逐步由
成，新、新术、新材料、新不出新，形成比的产业链。
13D打印技术及优势
三维打印（3DP）是通过打印头将粘结剂或某种胶加入到粉末中，更类似于喷墨打印机，代替纸的是，而是，印将印
收稿日期:2020-12-06；修订日期:2021-02-11
基金项目：宁夏回族./区重点研发计划资助项：（2020BDE13008）作者简介：何捷军（1989-）,B，新方法
工程E，机械设计专业，现主要从事机械设计、研发工作。E-mail：136****************刷”在均匀平铺的砂子上面。宁夏共享集团自主研发的铸造用工业级3DP打印设备就是采用该技术，具体工作过程描述如下：将事先切好的截面图片印系统，印开始后工台先降低一个层厚，之后系统铺一层砂子，打印头按照切好的图片，在铺平的砂面上喷射图案，如此往复最终打印出所需砂芯。
由于3DP技术固有的优势，给传统铸造行业带来颠覆性的变革，已经在悄然改变铸造企业的传统生产方式。传统“翻砂”车间变为空调工厂，使铸件生产由复杂变简单，生产周期缩短50%，尺寸误差从原来的1mm降到了0.5mm。生产效率提高约3~5倍，成品率提高20%-30%，颠覆传统砂型铸造生产方式，铸造实现“五无”：无吊车、无模型、无重体力、无废尘排放、无温差（空调）。其优势表现如下：省去了传统铸造过程中的模具制造、制芯、造型等流程（如图1所示），3D打印的一次成型大大提升了砂芯成型效率；传统铸造对于复杂零件难以成型，3D打印对于任何复杂的形状，只要能软能易印成型；3D打印成型精度高，精度要求高的可控制在0.3mm以内，除此铸造砂型3D打印技术解放了人的高强度劳动，并且大大改善了铸造环境。基于以 优势，造型3D印术悄然改变
造行业，使铸件制造弃繁从简，提质增效，制造过
何捷军，等：铸造砂型3D打印技术应用及展望第3期图13D打印、传统铸造流程对比
程以人为本，对铸造行业的转型升级、铸造智能制造及未来铸造智能工厂的建设带来快速的推动作用"，
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23D打印产业链发展
3D打印经过近40年的发展，已经形成了一条完整的产业链，产业链的每个环节都聚集了一批领先企业。大概可分为：上游的各种原材料、元器件及软件供应商，中游的3D打印设备、技术及云平台服务，以及侧重终端应用的下游，涉及航空航天、汽车、医疗、教育等众多下游应用领域。
上游产业链主要包括3D打印原材料、零部件及3D打印配套软件。针对3DP技术，原材料主要为咲喃树脂、酚醛树脂以及硅砂、陶粒砂等。高端部件主要，技术
，中供应，，形中了部件的成本，一上
左右3D打印中、下游产业链的快速发展。
中游产业链主要包括设备研发、制造商。目前,3D打印设备仍以工业级占主流，是国内3D打印产业中产大的环节，大整个行业总产值的40%，从国内的3D打印市场来看，技术行业了工业级型打印技术的发展，了多产业的企业，
宁夏共享、峰华卓立、广州爱思凯等。中国市场正在快速增长，预计随着技术的成熟，工业级3D打印机的价格仍有较大的下降空间，性价比的逐步提高有利于下游产业链业务的应用拓展。
远程控制系统
下游产业链主要是3D打印服务，随着3D打印行业的快速发展,3D打印技术应用场景将不断拓展。延伸到各个细分的实际应用方向，其中包括军事、航天航空、医疗、汽车、机械设备制造及消费等领域均有所应用，以制造业和医疗领域应用最为广泛。按照销售规模排名，全球3D打印产值在机械、消费电子、汽车、航空航天、医疗等行业的应用总体呈均衡分布的发展特征。
3D打印技术与传统铸造工艺相结合，加快了航空航天、柴油发动机等领域关键零件的开发与制造;3D打印砂芯（如图2所示）是铸件产品开发的最佳手段，快速交货的最佳保证，也特定小批量生产的佳经济方式；3D打印与传统模具制造工艺结合（如图3所示），能够提高复杂模具的冷却效率，减少产品缺陷，缩短制造周期，大幅降低制造成本®4$。
过产业分，将材料及部件供
图23D打印砂芯
图33DP组合模具
中国铸造装备与技术第56卷
应、软件开发、设备制造、公共服务平台几个部分来解读3D打印产业价值链，这几个环节环环相扣，为终用户创造独特价值，缺一不可。政府扶持3D打印产业的发展，也必须从全产业链入手，只有全产业链的繁荣壮大,3D打印产业才真正在中国落地生根。
33D打印趋势分析
3D打印技术的发展正逐步缩小与发达国家的差距，但在关键核部件
制约3D打印技术的发展。基于国家转型升级的号召，高污染、高强度的传统铸造行业实现绿、智能铸造更是迫在眉睫，铸造砂型3D打印技术及设在中键用造砂芯3D打印的诸可解造业的
技术未来的发展会表现在如下几个方面叫
(1)设备多元化发展。国内的砂芯3D打印机
不不
率，针对不同客户的机型。根据市场的不同需求推出了多种机型，有双箱的AJD 2500A、AJD2200A，单箱的AJS2500A、AJS 1800A、AJS800A等。
(2)关键部件及技术逐步国产化。随着国内铸造砂芯3D打印技术的发展，产业链前部件技术也正在服制
控制涉及到的零部件及技术，软件应用平台及服务等都逐步成熟，并替代国外进口，一改往日进口零部件及软件的垄断地位。
(3)产业化需求旺盛。随着转型升级的推进，绿智能铸造是越来越多企业的必经之路，比如山东某公司已经建立了数字化智能工厂，利用多台铸造砂型3D打印机，并配以集中清砂系统、桁架抓取、立体库等，从而实现铸造产业的绿智能化。同时在国内各区域，都有不同的快速、高精度铸造的需求,3D打印的优势越来越凸显，也被越来越多的铸造企业所接受并应用。
智能开关方案
(4)降本增效。随着铸造砂型3D打印技术的逐步发展，国外进口设备的主导地位正一步步被削弱，再加上铸造产业对于3D打印的需求，用户越来越关注打印设备的成本及打印效率，综合考虑成本及效率，国内各制造商已推出多种形式设备，单箱或双箱，跟随打印或传统打印，单或多组喷头，单台或成线设备，以及配套的砂回收、液料回收等都是为了提升3D打印的性价比。
(5)构建铸造砂型3D打印系统化标准及工艺流程、规范。3D打印技术正处于成长期，该行业还缺系的标准，不3D打印工艺，还是3D打印设备，都需要逐步规范，建立行业、团体标准，推进铸造砂型3D打印快速、健康发展。
4结束语
本文介绍了3D打印技术在铸造行业的应用，通过对3D打印技术给铸造行业带来的转型与变革，结合该技术的发展，点述了相关产业链的组成及发展现状以及砂芯铸造3D打印在各行业的应用，分析了铸造砂型3D打印未来的发展趋势。目前国内已经建成并投产了多个铸造领域的数字化智能工厂,3D打印技术也正深深影响着造业的升级，造工厂数字
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第56卷第3期中国铸造装备与技术2021年5月Vol.56No.3CHINA FOUNDRY MACHINERY&TECHNOLOGY May2021
铸造砂型3D打印机应用及其效率提升的研究
蒙南华，田永刚，郝鹏，杜银学，王军伟，马睿
（共享智能装备有限公司，宁夏银川750021）
摘要：3D打印技术作为一种全新的成型方式，推动了传统加工制造业的革命。其中在铸造行业，应用3D打印技术成果给传统铸造带来了颠覆性的变革，其高效的成型方式使铸件制造弃繁从简，提质增效，制造过程以人为本，绿制造，为铸造行业的转型升级提供示范作用。目前国内外3D砂型打印机的工作效率普遍较低，就如何提升砂型3D打印机效率从喷头选择、运动部件优化设计、打印节拍更紧凑等方面提出新的思路。
关键词：铸造产业化发展;3D打印技术；绿铸造;3D打印机效率提升
中图分类号:TP391.73;TG242文献标识码:A
DOI：10.3969/j.issn.1006-9658.2021.03.003文章编号：1006-9658（2021）03-0011-05
近年来，增材制造技术快速渗透到各个工业领域，作为基础制造业的铸造领域自然也在其中。在当前铸造产业中,60%左右的铸件是多品种、小批量类，这些铸件多以手工劳动为主的传统模式生产，要制作这些铸件，需要提前制作一套模具，该模具制造周期长且成本高，并且传统的制芯工艺精度低，无法满足一些结构复杂，精度要求高的铸件要求。但随着3D打印技术的快速发展，特别是
语音合成技术
烟气道收稿日期：2021-02-31；修订日期：2021-03-21
基金项目：宁夏回族01区重点研发计划项目资助（2020BDE13008）
作者简介：蒙南华（1993—）,D，助理工程G，现主要从事铸造砂型3DP打印机研发等工作。E-mail:**************对3D打印砂型技术的深入研究，发现3DP技术具有型芯成型效率高、成型尺寸大、没有热应力等优点，更适合大规模、柔性、快速、智能生产型芯叭但是目前，国内外各公司的铸造砂型3D打印机工作效率普遍较低，如何提升其打印效率，成为推动铸造行业转型升级、产业化发展亟待解决的问题叫
13D打印技术的功能原理
3D打技术的3DP
打印）技术是材料成形，、等。打成打铸造
的在材，这
Application and prospect of3D printing technology of casting sand mold
HE Jiejun,YANG Jianguo,ZHAO Long
(KOCEL Intelligent Machinery Co.,Ltd.,Yinchuan750021,Ningxia China)
Abstract:With the call for transformation and upgrading,it is imperative for traditional casting to gradually realize green and intelligent casting.The brief introduction and analysis have been made from the development of3D printing technology,the advantages of3D printing comparing with traditional casting, and the development of the front and back ends of the3D printing industry chain.The possible future development trend of3D printing of casting sand mold has been pointed out,hoping to bring some thoughts to the future development of the related fields of casting sand mold3D printing technology. Key words：3DP;Industry chain;Application;Trend
