3DP打印砂型铸造全套工艺流程及应用案例解析

2023年5月8日，北京三帝科技股份有限公司联合旗下武功县欣鑫有色金属铸造有限公司作了一场线上报告，主题为“3DP砂型打印技术在绿色智能铸造中的应用实践”，报告由三帝科技产品技术副总赵浩博士和欣鑫铸造总经理谭大为主讲，南极熊对本场报告进行了直播。

本文，我们来回顾一下本场直播的主要内容。

2023年工业和信息化部、国家发展改革委、生态环境部三部门联合印发《关于推动铸造和锻压行业高质量发展的指导意见》。在发展目标中指出：“2025年，铸造和锻压行业总体水平进一步提高，......重点领域高端铸件、锻件产品取得突破，掌握一批具有自主知识产权的核心技术，一体化压铸成形、无模铸造、砂型3D打印、超高强钢热成形、精密冷温热锻、轻质高强合金轻量化等先进工艺技术实现产业化应用。在重点任务中提出:“发展先进铸造工艺与装备短流重点发展高紧实度粘土砂自动化造型、......、程铸造、砂型3D打印等先进铸造工艺与装备。”

赵浩博士表示，3DP砂型3D打印技术在绿色智能铸造中主要可以用于：

● 复杂、高端产品制造：航空航天、军工等，改善产品结构设计，提高产品性能；
● 快速研发试制：新能源汽车零部件研发试制，减少模具投入和浪费，改善生产环境；
● 小批量多品种制造：船舶、泵阀、设备仪器，数据驱动、快速柔性、加快新品开发。

三帝科技团队创立于1994年，自主研发SLS/SLM激光3D打印和3DP/BJM粘结剂喷射3D打印技术，29年持续服务1000余家客户，应用于航空航天、军工、汽车、船舶泵阀、工程机械等领域。旗下的产品涵盖了设备、材料工艺和制造服务。

三帝科技-隆源成型AFS-J系列设备采用最新一代高速震动铺粉技术(HSVC9.0静音)，配合高性能成型工艺和智能算法技术，为用户提供卓越的成型精度、平衡可控的铸造性能和优良的可靠性。AFS-J1600Plus 可以提供1600×1000×700mm的成型尺寸，喷头分辨率为400dpi，成型速度达到15s/层；更大的AFS-J2100可以提供2160×1330×700mm的成型尺寸，喷头分辨率可实现200-800dpi可调。

在砂型材料方面，三帝科技-隆源成型AFS-J系列设备配套高性能树脂粘结剂、固化剂、清洗剂，配合原厂标准砂型材料可以保证成型质量和稳定性。同时面向全国用户提供开源砂材工艺解决方案，积极为用户优化使用成本。

赵浩博士表示，三帝科技通过与子公司欣鑫铸造的联合，能够为用户提供一站式、全流程的快速铸造交付解决方案。

欣鑫铸造总经理谭大为则进一步的介绍了3DP砂型铸造的工艺流程，以及欣鑫铸造的应用案例。在接到客户的零件设计图之后，进行铸造工艺设计、3DP砂型优化设计及排箱；然后将得到的3D打印数据文件导入3D打印机中来制造砂型；打印好的砂型、砂芯进行组芯、合型之后进行浇铸；最后进行一系列的后处理，得到最终的成品并进行检验。三帝科技和欣鑫铸造在整个工艺流程的各个环节均具有自身的优势和丰富经验。

3DP技术发展到现在的阶段，与传统的制造工艺相比已经具备了一定的优势，无论是在交付周期、小批量生产成本、模具精度和经济效益各个方面。

据谭大为介绍，欣鑫铸造是一家专业从事铜铝等有色金属合金铸造、机械加工、新型汽车零部件研发、3D打印开发及服务的企业，2021年成为陕西省首个引入3DP砂型打印装备的快速铸造企业，通过3D打印智能化改造，建立了绿色、柔性、高端的快速铸造能力。

公司占地面积22000平方米，现有建筑面积18000平方米。拥有先进的铸造和加工设备50余台套。3DP砂型打印设备3台，SLS选区激光烧结3D打印设备3台，年产铸件约1800吨。

服务的领域主要涉及军工、汽车、机械制造等。

随后，谭大为列举了欣鑫铸造的多个绿色铸造案例，以复杂内腔耐压结构产品——水冷电机壳为例，其技术难点主要在于：砂型发气量低于14ml/g，砂型强度高于2.0MPa，满足复杂内冷流道铸造要求，耐压0.3MPa。

实施方案：采用FR01及高硅砂，满足以上技术要求。