La colata in sabbia con stampa 3D è un metodo di colata innovativo che integra la tecnologia di stampa 3D e il tradizionale processo di colata in sabbia. Il presente documento ne descrive il principio, i vantaggi, il processo e le aree di applicazione, concentrandosi sulle sue eccezionali prestazioni in termini di libertà di progettazione, ciclo di produzione, accuratezza e qualità, economicità e tutela dell'ambiente. Questa tecnologia di fusione avanzata è di grande importanza per molti settori industriali per portare innovazione nella produzione di parti complesse, nella moderna produzione industriale.

teoria

La colata di sabbia stampata in 3D si basa su un modello digitale tridimensionale. In primo luogo, i materiali di sabbia speciali (di solito sabbia di resina contenente legante, ecc.) vengono impilati strato per strato in base alle informazioni sulla sezione trasversale del modello utilizzando apparecchiature di stampa 3D e lo stampo di sabbia (compresi gli stampi di sabbia superiore e inferiore, le anime, ecc. Quindi, il liquido metallico viene versato nella cavità formata dallo stampo di sabbia e, dopo che il liquido metallico si è raffreddato e solidificato, lo stampo di sabbia viene rimosso per ottenere la colata di metallo desiderata.

flussi di lavoro

1. Modellazione 3DIl modello di colata viene progettato con un software professionale di modellazione 3D (ad esempio SolidWorks, UG, ecc.), tenendo conto dei requisiti del processo di colata, come le superfici di separazione, le pendenze di sformo, i margini di lavorazione, ecc. e quindi il modello viene convertito in un formato di file adatto alla stampa 3D (ad esempio il formato STL).
2. Stampa su sabbiaI materiali di stampa (sabbia e legante) vengono caricati nel silo dell'apparecchiatura di stampa 3D e, sotto il controllo del computer, l'ugello spruzza selettivamente il legante sullo strato di sabbia in base ai dati della sezione trasversale del modello, in modo che le particelle di sabbia si leghino tra loro e si accumulino strato dopo strato per formare il modello di sabbia. Al termine della stampa, il modello di sabbia viene sottoposto a un'adeguata post-elaborazione, come la rimozione delle particelle di sabbia in eccesso e il rinforzo delle parti deboli.
3. Preparazione per la colataGli stampi in sabbia stampati vengono assemblati e collocati nell'apparecchiatura di colata per preparare il liquido metallico per la colata. Allo stesso tempo, il materiale metallico grezzo viene fuso e trattato per ottenere la temperatura di fusione e i requisiti di composizione appropriati.
4. Colata e raffreddamentoVersare lentamente il metallo liquido trattato nella cavità dello stampo in sabbia per garantire che il metallo liquido riempia completamente la cavità. Dopo la colata, il metallo liquido viene lasciato raffreddare e solidificare naturalmente.
5. Rimozione della grana e post-elaborazioneDopo il raffreddamento dei getti, lo stampo in sabbia viene rimosso mediante vibrazione, sabbiatura, taglio, ecc. per ottenere i getti. Quindi i getti vengono puliti, lucidati, trattati termicamente, lavorati e sottoposti ad altri processi di post-trattamento per soddisfare i requisiti di qualità del prodotto finale.

bordo di taglio

1. Elevato grado di libertà di progettazione

Capacità di stampaggio di strutture complesseLa tradizionale colata in sabbia per la produzione di forme complesse, ad esempio con cavità interne, canali curvi, superfici sagomate e altre strutture dello stampo in sabbia, a causa dei limiti della tecnologia di produzione dello stampo, è difficile da realizzare o ha costi estremamente elevati. La colata di sabbia con stampa 3D può basarsi su un modello digitale tridimensionale, stampando facilmente e con precisione una varietà di forme complesse di sabbia, per la produzione di getti con struttura complessa offre una possibilità. Ad esempio, i complessi canali di raffreddamento delle pale dei motori degli aerei, le parti automobilistiche con una struttura interna fine, ecc. possono essere realizzati con la colata di sabbia con stampa 3D.

PersonalizzazioneLa colata di sabbia con stampa 3D presenta un vantaggio unico per la produzione di alcuni piccoli lotti e getti personalizzati. Può basarsi su requisiti specifici del cliente, progettare e stampare rapidamente la sabbia corrispondente, per soddisfare le esigenze individuali di clienti diversi, per evitare la tradizionale produzione di stampi che richiede l'apertura dello stampo, la riparazione dello stampo e altri processi ingombranti, riducendo notevolmente il ciclo di produzione di prodotti personalizzati.

2. Riduzione del tempo del ciclo di produzione::

Semplificazione del processo di produzione degli stampiLa colata in sabbia tradizionale richiede la produzione di stampi, che vengono poi utilizzati per fabbricare il modello in sabbia, e il processo di progettazione, produzione e messa in funzione degli stampi richiede spesso molto tempo e manodopera. La fusione in sabbia con stampa 3D si basa direttamente sul modello digitale per la stampa, senza la necessità di realizzare stampi, eliminando il legame con la produzione di stampi e riducendo notevolmente l'intero ciclo di produzione.

Rapida iterazione e modificaNella fase di sviluppo e progettazione del prodotto, se si scopre che il progetto della colata deve essere modificato, la colata in sabbia tradizionale richiede una nuova realizzazione dello stampo, che è costosa e richiede molto tempo. La colata in sabbia con stampa 3D richiede solo la modifica del modello digitale al computer e la successiva ristampa del modello in sabbia, il che consente di ottenere rapidamente l'iterazione e la modifica del progetto, accelerando il processo di sviluppo del prodotto45.

3. Miglioramento della precisione e della qualità::

Elevata precisione dimensionaleLa tecnologia di stampa 3D può controllare con precisione le dimensioni e la forma degli stampi in sabbia, riducendo la deviazione dimensionale dei getti causata da errori di fabbricazione degli stampi, dall'adattamento della superficie di separazione e da altri problemi, e migliorando l'accuratezza dimensionale dei getti. La superficie liscia dello stampo in sabbia stampato migliora la qualità della superficie della colata finale e riduce il carico di lavoro della lavorazione e del trattamento successivi4.

Buona qualità interna: la colata in sabbia con stampa 3D consente di ottenere una tenuta uniforme del modello di sabbia, evitando l'allentamento locale, l'intrappolamento della sabbia e altri difetti che possono verificarsi nella colata in sabbia tradizionale e migliorando la qualità interna dei getti. Allo stesso tempo, grazie a un controllo preciso, il processo di solidificazione della colata può essere ottimizzato per ridurre la generazione di difetti quali fori da ritiro e allentamenti da ritiro.

4. efficacia dei costi::

Elevato utilizzo del materiale: la colata di sabbia stampata in 3D è una stampa on-demand, che utilizza solo i materiali necessari, evitando lo spreco di materiali nella produzione di stampi tradizionali. Inoltre, durante il processo di stampa, la distribuzione dei materiali può essere controllata con precisione in base alla struttura e ai requisiti di resistenza dello stampo in sabbia, migliorando ulteriormente l'utilizzo dei materiali.

Riduzione dei costi di manodoperaLa colata in sabbia tradizionale richiede un gran numero di operazioni manuali, come la costruzione dello stampo, lo stampaggio in sabbia, la riparazione dello stampo e così via, con costi di manodopera elevati. Mentre la colata in sabbia con stampa 3D si affida principalmente ad apparecchiature automatizzate per la stampa, riducendo notevolmente il coinvolgimento della manodopera e abbassando i costi di lavoro. Allo stesso tempo, riduce anche gli errori e le incertezze derivanti dalle operazioni manuali e migliora la stabilità e la coerenza della produzione.

5. verde::

Riduzione delle emissioni di rifiutiLa colata in sabbia tradizionale produce una grande quantità di rifiuti nel processo di fabbricazione dello stampo e di lavorazione della sabbia, come materiali di scarto dello stampo, sabbia di scarto e così via, che causano un certo inquinamento dell'ambiente. La colata in sabbia per la stampa 3D produce meno rifiuti e i materiali rimanenti possono essere riciclati, in linea con i requisiti della protezione ambientale verde.

Miglioramento dell'ambiente di produzioneIl processo di fusione in sabbia con stampa 3D non richiede l'uso di grandi quantità di reagenti e leganti chimici, riducendo l'inquinamento ambientale e i rischi per la salute degli operatori. Allo stesso tempo, il metodo di produzione automatizzato riduce anche la generazione di polvere e rumore, migliorando l'ambiente di produzione.

Aree di applicazione

AerospazialeUtilizzato nella produzione di pale di motori aeronautici, dischi di turbine, componenti strutturali di aerei e altre parti complesse, per soddisfare i requisiti di alta resistenza, leggerezza e prestazioni elevate.

industria automobilisticaProduzione di blocchi motore, testate, scatole di trasmissione e altri componenti, in particolare per motori ad alte prestazioni e nuovi progetti automobilistici con componenti strutturali complessi.

EnergiaApplicazione nella produzione di componenti chiave per turbine a gas, apparecchiature per la generazione di energia, ecc. per migliorare le prestazioni e l'affidabilità dei componenti.

Settore dei dispositivi mediciProduzione di dispositivi medici personalizzati, come impianti ortopedici e protesi dentarie, per soddisfare le esigenze individuali dei pazienti.

riassunti

La colata in sabbia stampata in 3D, come tecnologia di colata avanzata, combina i vantaggi della stampa 3D e della colata in sabbia tradizionale. Mostra prestazioni eccellenti in termini di design, ciclo di produzione, qualità, costi e protezione ambientale e porta nuove idee e metodi per la moderna produzione industriale. Con il continuo sviluppo e miglioramento della tecnologia, si prevede che la colata in sabbia con stampa 3D sarà ampiamente utilizzata in più campi e promuoverà la produzione industriale in direzione di una maggiore efficienza, precisione e rispetto dell'ambiente.