Im sich schnell entwickelnden Fertigungsbereich von heuteSandgussAls traditioneller und gut etablierter Prozess ist er tief in die hochmoderne 3D-Drucktechnologie integriert und eröffnet ein brandneues Kapitel der Transformation.

Lange Zeit wurde beim Sandguss auf manuelles oder herkömmliches maschinelles Formen zur Herstellung von Formen zurückgegriffen. Branchenstatistiken zufolge liegt die Produktionseffizienz beim herkömmlichen Handformen in der Regel nur bei wenigen bis einem Dutzend Teilen pro Stunde und liegt damit weit unter den Anforderungen moderner automatisierter Produktionslinien. Darüber hinaus kann die Präzision des manuellen Formens im Allgemeinen nur auf etwa ±1 mm kontrolliert werden, was es schwierig macht, die Produktion von Produkten mit strengen Präzisionsanforderungen, wie z. B. Präzisionsinstrumentenkomponenten, zu erfüllen. Obwohl das mechanische Formen die Effizienz bis zu einem gewissen Grad verbessert, dauert der Formentwicklungszyklus angesichts komplexer und veränderlicher Gussdesigns oft mehrere Wochen oder sogar Monate. Nehmen Sie als Beispiel eine bestimmte Autoteilegießerei. Die Entwicklung einer neuen Art von Motorblockform dauerte vom Entwurf bis zur endgültigen Lieferung fast drei Monate und kostete bis zu 500.000 Yuan. Sobald sich das Produktdesign ändert, wird die Originalform im Grunde genommen verschrottet, was zu großem Abfall führt. Darüber hinaus gibt es Engpässe bei der Optimierung der inneren Struktur von Formen, die mit herkömmlichen Methoden hergestellt werden. Der Anteil loser Bereiche innerhalb der Sandformen, die mit traditionellen Verfahren hergestellt werden, kann 10–15 % erreichen, was die Verbesserung der Gussqualität erheblich beeinträchtigt.

Beim 3D-Druck, auch Additive Fertigung genannt, werden dreidimensionale Einheiten durch Schichten von Materialien auf der Grundlage digitaler Modelle erstellt. Beim Sandguss besteht das Funktionsprinzip darin, speziell vorbereitete Sandmaterialien, beispielsweise mit lichtempfindlichem Harz gebundene Sandkörner oder mit Schmelzklebstoffen vermischtes Sandpulver, nach einem voreingestellten Computermodell zu schichten und zu verfestigen.

Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden bringt der 3D-Druck beim Sandguss viele Vorteile mit sich. Erstens wird die Gestaltungsfreiheit erheblich erweitert und ermöglicht die einfache Herstellung von Formen für Gussteile mit komplexen inneren Hohlräumen, dünnen Wänden und unregelmäßigen Formen, die mit herkömmlichen Techniken nur schwer zu erreichen sind, wie beispielsweise die komplexen Kühlkanalsandformen für Flugzeugtriebwerksschaufeln , bei dem der engste Teil des Kanals weniger als 2 mm betragen kann, was neue Wege für die Entwicklung von Hochleistungsgussteilen eröffnet. Zweitens verkürzt es den Produktentwicklungszyklus. Es ist kein langwieriger Formherstellungsprozess erforderlich, und Designänderungen können für eine schnelle Iteration sofort im gedruckten Modell widergespiegelt werden. Dem Feedback eines bestimmten Forschungs- und Entwicklungsunternehmens für Luft- und Raumfahrtkomponenten zufolge konnte nach der Einführung des 3D-gedruckten Sandgusses der Zyklus vom Entwurf bis zur Fertigstellung des ersten Prototyps von durchschnittlich 6 Monaten auf nur 4 Monate verkürzt werden, was zu einer Effizienzsteigerung von über 30 %. Drittens reduziert es die Kosten, insbesondere bei der Produktion von Kleinserien und kundenspezifischen Anforderungen. Es eliminiert die hohen Kosten für Formen und druckt Sandmaterialien präzise entsprechend dem tatsächlichen Bedarf, wodurch Abfall reduziert wird. Nehmen Sie als Beispiel einen bestimmten Hersteller kundenspezifischer High-End-Maschinenprodukte. Bei der Kleinserienproduktion von 50 Gussteilen mit Sonderstruktur belaufen sich die Stückkosten nach der Zuteilung der Formkosten bei Verwendung des traditionellen Formgusses auf bis zu 2.000 Yuan, während für den 3D-gedruckten Sandguss nur 800 Yuan erforderlich sind, was einer Kostenreduzierung von 60 % entspricht.

Früher wurden Muster meist aus Holz, Metall usw. hergestellt, der Herstellungsprozess war umständlich und die Präzision begrenzt. Heutzutage kann der 3D-Druck hochpräzise Muster direkt auf Basis von CAD-Modellen drucken. Die Maßgenauigkeit kann ±0,1 mm oder sogar mehr erreichen, und die Oberflächenqualität ist gut, spiegelt die Designabsicht perfekt wider und bietet eine genaue Grundlage für die anschließende Formgebung. Darüber hinaus können die Modellparameter schnell angepasst werden, um den Anforderungen verschiedener Gussteile gerecht zu werden. Beispielsweise reduzierte eine bestimmte Präzisionsgießerei durch 3D-gedruckte Muster die Ausschussrate, die durch Musterpräzisionsprobleme verursacht wurde, von 8 % auf nur noch 2 %.

Der 3D-Druck ersetzt herkömmliche Formmethoden wie Stampfen und mechanisches Verdichten und formt Sandformen direkt. Die inneren Sandkörner sind gleichmäßig verteilt und die Kompaktheit ist konsistent, was die Stabilität des Metallflüssigkeitsflusses während des Gießens gewährleistet und durch Turbulenzen verursachte Defekte reduziert. Forschungsdaten eines bestimmten Gießlabors zeigen, dass die Standardabweichung der inneren Sandkornkompaktheit von 3D-gedruckten Sandformen im Vergleich zu der herkömmlichen mechanischen Formung um 50 % reduziert ist. Es kann die Positionen und Formen von Anschnitten und Steigrohren präzise entwerfen, um die Wege der Metallflüssigkeitszufuhr und des Gasabzugs zu optimieren und so die Ausbeute von Gussteilen zu verbessern. Nehmen wir als Beispiel die Gussteile schwerer Maschinen, die von einer bestimmten großen Gießerei hergestellt werden. Nach der Einführung 3D-gedruckter Sandformen stieg die Ausbeute von 70 % auf 85 %.

Dank der hohen Präzision und optimierten Struktur 3D-gedruckter Sandformen kann der Schmelzprozess die Zusammensetzung und Temperatur der Metallflüssigkeit genauer an die Gussanforderungen anpassen. Während des Gießens füllt sich die Metallflüssigkeit gleichmäßig in der idealen Hohlraumumgebung, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Fehlern wie Sandlöchern und Kaltverschlüssen verringert und die Konsistenz und Zuverlässigkeit der Gussqualität verbessert wird. Experimentelle Daten eines bestimmten Eisen- und Stahlforschungsinstituts zeigen, dass die Häufigkeit von Defekten wie Sandlöchern und Kaltstellen in Gussteilen, die durch 3D-gedruckten Sandguss hergestellt wurden, im Vergleich zu denen beim herkömmlichen Sandguss um 40 bis 50 % reduziert ist.

Aufgrund der bestimmten Eigenschaften von 3D-gedruckten Sandformmaterialien wird die Sandreinigungsarbeit relativ vereinfacht. Einige Bindemittel verlieren nach dem Gießen bei hohen Temperaturen ihre Haftfähigkeit, wodurch der Formsand leichter abfällt, was den Arbeitsaufwand und die Zeitkosten für Sandreiniger verringert und die Produktionseffizienz verbessert. Statistiken einer bestimmten Gusswerkstatt zeigen, dass nach der Einführung 3D-gedruckter Sandformen die Sandreinigungszeit um durchschnittlich 30 % verkürzt wurde und die Anzahl der Sandreiniger entsprechend um 20 % reduziert werden konnte.

Im Luft- und Raumfahrtbereich wurden Schlüsselkomponenten eines bestimmten Flugzeugmodells mithilfe der 3D-gedruckten Sandgusstechnologie erfolgreich hergestellt und Gussteile aus Aluminiumlegierungen mit komplexen Kühlstrukturen im Inneren hergestellt. Bei gleichzeitiger Sicherstellung der Festigkeit wurde das Gewicht effektiv reduziert. Nach den Tests konnte das Gewicht um 15 % reduziert und der Forschungs- und Entwicklungszyklus um mehr als 30 % verkürzt werden, was zur Leistungsverbesserung des Flugzeugs beitrug. ImAutomobilindustrie,Während der Testproduktionsphase von Motorblöcken wurden 3D-gedruckte Sandformen verwendet, um die Machbarkeit des Designs schnell zu überprüfen und Formkosten in Höhe von Hunderttausenden Yuan einzusparen. Nehmen Sie als Beispiel die Entwicklung eines bestimmten neuen Automodells. Die Formkosten konnten um bis zu 300.000 Yuan eingespart werden, was die Markteinführung des neuen Automodells beschleunigte.

Obwohl der 3D-Druck im Sandguss großes Potenzial aufweist, steht er immer noch vor Herausforderungen. Einerseits sind die Kosten für 3D-Druckgeräte und -Materialien relativ hoch. Derzeit liegt der Preis für gängige 3D-Druckgeräte in Industriequalität auf dem Markt zwischen 500.000 und 2 Millionen Yuan, und der Preis für spezielle Sandformmaterialien beträgt ebenfalls Dutzende bis Hunderte von Yuan pro Kilogramm, was die großflächige Anwendung kleinerer Geräte einschränkt und mittelständische Unternehmen. Andererseits ist die Druckgeschwindigkeit relativ langsam und für die Massenproduktion in großem Maßstab muss die Effizienz weiter verbessert werden. Mit dem technologischen Fortschritt werden jedoch die Gerätepreise weiter sinken und die Druckgeschwindigkeit steigen. Es wird erwartet, dass innerhalb der nächsten fünf Jahre der Gerätepreis um 30 bis 50 % gesenkt und die Druckgeschwindigkeit um das Zwei- bis Dreifache erhöht wird. Es wird erwartet, dass der 3D-Druck zur Mainstream-Technologie im Sandguss wird, traditionelle Prozesse ergänzt und die Gussindustrie auf ein höheres Niveau bringt, eine stärkere technische Unterstützung für Branchen wie die Herstellung von High-End-Geräten und neue Energien bietet und eine glänzendere Zukunft gestaltet der verarbeitenden Industrie.

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