采用FDM三維打印技術(shù)進(jìn)行精密鑄造
據(jù)南極熊的了解，不久前，三家國(guó)內(nèi)企業(yè)聯(lián)合發(fā)布了“3D打印+精密鑄造”的新應(yīng)用，為全球客戶提供小批量、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的金屬零件制造服務(wù)。這是由兩位3D打印行業(yè)觀察員的革命性變革，標(biāo)志著3D打印技術(shù)帶來(lái)了新的飛躍：從制作樣品到制造最終零件，從單一樣品生產(chǎn)到小規(guī)模多批次生產(chǎn)，甚至大規(guī)模生產(chǎn)。下面是南極熊，一種使用FDM3D打印的精密鑄造技術(shù)。
第1步。3D打印
Polycast是一種利用FDM3D打印機(jī)和Polycast材料打印樣品的新型3D打印材料，專門用于鑄造工藝。具有良好的3D打印性能。即使打印機(jī)的底板沒有加熱，這種材料也不會(huì)出現(xiàn)翹曲現(xiàn)象。樣品的底板和支架可以非常合適。易于剝離，優(yōu)化了多晶硅材料的層間粘合性能。這樣，支架和地板就可以簡(jiǎn)單有效地拆除，大大加快了生產(chǎn)過程。
第2步。表面拋光
印刷材料時(shí)，你可以把樣品磨光。多晶硅是一種與材料匹配的拋光設(shè)備。Polycast是Polymaker材料光譜中可以拋光的第二行。這種霧化拋光研磨表面層的方法大大簡(jiǎn)化了后處理工藝，也為下一步精密鑄造工藝提供了保證的表面質(zhì)量。
第3步。剝殼
當(dāng)樣品的印刷和拋光工藝完成后，我們搬到精密鑄造車間開始蠟樹生產(chǎn)，并在下一個(gè)制造過程中為制殼做準(zhǔn)備。現(xiàn)在可以開始熔模鑄造。
首先，必須將樣品浸入泥漿中。鑄造車間采用全自動(dòng)制殼裝置系統(tǒng)，保證樣品在均勻旋轉(zhuǎn)過程中獲得均勻分布的表面涂層。在工件上完成一系列不同粘性程度的泥漿滲透后，工件表面將形成殼體，殼體非常重要。是鑄造過程中高溫金屬溶液的接觸面。
下一步，樣品將經(jīng)過砂染色過程，這是細(xì)硅砂的混合物。砂漬可以增強(qiáng)模具的堅(jiān)固性，縮短鑄件的干燥時(shí)間。樣品完全干燥后，隨生產(chǎn)線的往復(fù)循環(huán)進(jìn)入下一輸送帶，再次進(jìn)行泥漿、砂漬處理。
上述過程將繼續(xù)重復(fù)，直到殼體厚度達(dá)到預(yù)期效果。例如，不銹鋼鑄件的外殼厚度需要達(dá)到30 mm。整個(gè)制殼過程將持續(xù)2天，樣品將通過車間的轉(zhuǎn)移矩陣進(jìn)行穿梭，等待干燥并再次重復(fù)。
現(xiàn)在模具必須開始加熱過程。當(dāng)窯溫達(dá)到900攝氏度時(shí)，樣品模型可以完全蒸發(fā)。蒸發(fā)后留下的外殼被用于鑄造金屬模具，這意味著之前通過3D打印制作的樣品在這個(gè)過程中會(huì)燒壞。這是Polycast材料的主要工程特性。多晶硅在高溫環(huán)境下的汽化程度完全可以與傳統(tǒng)的無(wú)蠟鑄造相媲美。在正常流速下，殼體中不會(huì)有材料殘留。模殼內(nèi)部完全凈化后，即可從窯中取出，自然冷卻。模具將被清洗以消除殘留雜質(zhì)的可能性。我們得到了一個(gè)光滑的模具外殼的接觸面。
第4步。鑄造廠
然后再次加熱外殼，鑄造金屬為不銹鋼。利用電磁感應(yīng)加熱裝置，將磁場(chǎng)感應(yīng)產(chǎn)生的渦流不斷地轉(zhuǎn)變?yōu)椴讳P鋼熔化成液體渦流產(chǎn)生的熱效應(yīng)，從金屬內(nèi)部開始熔化過程。該方法不采用直接加熱源，大大降低了雜質(zhì)混合的可能性，任何表面浮渣和雜質(zhì)都會(huì)被刮掉?；蛘甙阉鼈儫?。
當(dāng)不銹鋼被加熱到1612攝氏度，模具被加熱到1300攝氏度時(shí)，鑄造過程就可以開始了。模具將從窯中取出并提升到爐底。此時(shí)，操作人員將不銹鋼溶液熔化，倒入殼模中。零件將放置在傳送帶上。自然冷卻的過程。
冷卻后，不銹鋼鑄件可從模具中剝離。該剝離過程將應(yīng)用于氣動(dòng)千斤頂。千斤頂將破碎外殼，使鑄件與模具分離。不銹鋼鑄件的鑄件和冒口將被移除，形成最終鑄件。南京1001工廠目前有國(guó)內(nèi)生產(chǎn)。智能工業(yè)fff3d打印集群，可同時(shí)打印數(shù)百個(gè)多晶硅材料模塊的3D打印。
3D打印拋光完成后，直接送精密鑄造車間與精密鑄造無(wú)縫對(duì)接。這意味著我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了3D打印和精密鑄造工藝的大規(guī)模生產(chǎn)。該工藝制造尺寸為450x450x450mm。南京1001工廠目前正在運(yùn)營(yíng)中。研發(fā)超大3D打印設(shè)備，將蠟?zāi)Ｖ圃煲?guī)模擴(kuò)大到1米以上。
讓我們感受一下Foundry的一些應(yīng)用案例。例如，我們使用3D打印制作了渦流風(fēng)扇的模型。與傳統(tǒng)的失蠟鑄造相比，大大縮短了交貨期。使用3D打印+精密鑄造，您已經(jīng)看到了傳統(tǒng)鑄造技術(shù)中消除蠟?zāi)ｋA段的可能性，但其復(fù)雜性。幾何零件，以及個(gè)性化制造，我們的制造方法具有更深遠(yuǎn)的意義。設(shè)計(jì)師和工程師可以利用這一技術(shù)來(lái)探索和推廣自由鑄造的邊界。