Nel campo manifatturiero in rapido sviluppo di oggi,Casting di sabbia, come processo tradizionale e consolidato, si sta integrando profondamente con la tecnologia di stampa 3D all'avanguardia, aprendo un nuovo capitolo di trasformazione.

Per molto tempo, la fusione di sabbia ha fatto affidamento su modanature meccaniche manuali o convenzionali per produrre stampi. Secondo le statistiche del settore, l'efficienza di produzione dello stampaggio manuale tradizionale è di solito solo da pochi a una dozzina di pezzi all'ora, molto al di sotto dei requisiti delle moderne linee di produzione automatizzate. Inoltre, la precisione dello stampaggio manuale può generalmente essere controllata solo all'interno di circa ± 1 mm, rendendo difficile soddisfare la produzione di prodotti con requisiti di precisione rigorosi, come i componenti dello strumento di precisione. Sebbene lo stampaggio meccanico migliori l'efficienza in una certa misura, di fronte a progetti di fusione complessi e mutevoli, il ciclo di sviluppo dello stampo dura spesso per diverse settimane o addirittura mesi. Prendi una certa fonderia di parti auto come esempio. Lo sviluppo di un nuovo tipo di stampo a blocchi di motore ha richiesto quasi tre mesi dalla progettazione alla consegna finale e costano fino a 500.000 yuan. Una volta che il design del prodotto cambia, lo stampo originale è sostanzialmente demolito, risultando in enormi rifiuti. Inoltre, ci sono colli di bottiglia nell'ottimizzazione della struttura interna degli stampi realizzati con metodi tradizionali. La percentuale di aree sciolte all'interno degli stampi di sabbia prodotti dai processi tradizionali può raggiungere il 10% - 15%, influenzando seriamente il miglioramento della qualità della fusione.

La stampa 3D, nota anche come produzione additiva, costruisce entità tridimensionali mediante materiali a strati basati su modelli digitali. Nell'applicazione della fusione di sabbia, il suo principio di lavoro è quello di stratificare e consolidare materiali di sabbia appositamente preparati, come granuli di sabbia legati con resina fotosensibile o polvere di sabbia mescolate con adesivi a calcio, secondo un modello di computer preimpostata.

Rispetto ai metodi tradizionali, la stampa 3D offre molti vantaggi alla fusione di sabbia. In primo luogo, la libertà di progettazione è notevolmente migliorata, consentendo la facile produzione di stampi per getti con cavità interne complesse, pareti sottili e forme irregolari che sono difficili da ottenere con tecniche tradizionali, come i complessi stampi di sabbia del canale di raffreddamento per le lame aerodinamiche, dove la parte più stretta del canale può essere inferiore a 2 mm, aprendo nuovi percorsi per lo sviluppo degli elevati getti. In secondo luogo, accorcia il ciclo di sviluppo del prodotto. Non è necessario un processo di produzione di stampi lungo e le modifiche di progettazione possono essere immediatamente riflesse nel modello stampato per una rapida iterazione. Secondo il feedback di una certa Enterprise di R&D della componente aerospaziale, dopo aver adottato la fusione di sabbia stampata in 3D, il ciclo dalla progettazione al completamento del primo prototipo è stato ridotto da una media di 6 mesi a 4 mesi, con un miglioramento dell'efficienza di oltre il 30%. In terzo luogo, riduce i costi, in particolare per la produzione di piccoli batch e personalizzati. Elimina l'elevato costo degli stampi e stampa precisamente materiali di sabbia in base alle esigenze effettive, riducendo i rifiuti. Prendi un certo produttore di prodotti per macchinari personalizzato di fascia alta come esempio. Per la produzione di piccoli batch di 50 getti speciali a struttura, se viene utilizzata la tradizionale fusione di stampo, il costo unitario dopo l'allocazione dei costi della muffa è fino a 2.000 yuan, mentre la fusione di sabbia stampata in 3D richiede solo 800 yuan, con una riduzione dei costi del 60%.

In passato, i motivi erano principalmente realizzati in legno, metallo, ecc. E il processo di produzione era ingombrante e la precisione era limitata. Al giorno d'oggi, la stampa 3D può stampare direttamente motivi ad alta precisione basati su modelli CAD. L'accuratezza dimensionale può raggiungere ± 0,1 mm o anche più in alto e la qualità della superficie va bene, replicando perfettamente l'intento di progettazione, fornendo una base accurata per lo stampaggio successivo. Inoltre, i parametri del pattern possono essere rapidamente regolati per soddisfare i requisiti di diverse getti. Ad esempio, una certa fonderia di precisione ha ridotto il tasso di rottami causati da problemi di precisione del modello dall'8% al 2% attraverso i motivi stampati 3D.

Sostituzione di metodi di stampaggio tradizionali come il matrice e la compattazione meccanica, la stampa 3D forma direttamente stampi di sabbia. I granuli di sabbia interni sono distribuiti uniformemente e la compattezza è coerente, garantendo la stabilità del flusso liquido metallico durante il versamento e la riduzione dei difetti causati da turbolenza. I dati di ricerca di un determinato laboratorio di fusione mostrano che la deviazione standard della compattezza del grano di sabbia interno degli stampi di sabbia stampati in 3D è ridotta del 50% rispetto a quella dello stampaggio meccanico tradizionale. Può progettare accuratamente le posizioni e le forme di cancelli e monti per ottimizzare i percorsi di alimentazione liquida metallica e scarico del gas, migliorando il tasso di snervamento delle getti. Prendi i getti di macchinari pesanti prodotti da una certa grande fonderia come esempio. Dopo aver adottato stampi di sabbia stampati in 3D, il tasso di snervamento è aumentato dal 70% all'85%.

Grazie all'alta precisione e alla struttura ottimizzata degli stampi di sabbia stampati in 3D, il processo di fusione può regolare in modo più accurato la composizione e la temperatura del liquido metallico in base alle esigenze di fusione. Durante il versamento, il liquido metallico si riempie agevolmente nell'ambiente della cavità ideale, riducendo la probabilità di difetti come fori di sabbia e chiusure a freddo e migliorando la coerenza e l'affidabilità della qualità della fusione. I dati sperimentali di un determinato istituto di ricerca in ferro e acciaio mostrano che la frequenza di difetti come fori di sabbia e chiusure a freddo nelle getti prodotte dalla fusione di sabbia stampata in 3D è ridotta del 40% - 50% rispetto a quella della tradizionale casting di sabbia.

A causa delle determinate caratteristiche dei materiali stamposi di sabbia stampati 3D, il lavoro di pulizia della sabbia è relativamente semplificato. Alcuni leganti perdono la loro adesività dopo il versamento ad alta temperatura, rendendo più facile cadere la sabbia di modanatura, riducendo l'intensità del lavoro e il costo del tempo dei detergenti di sabbia e migliorando l'efficienza della produzione. Le statistiche di un determinato seminario di fusione mostrano che dopo aver adottato stampi di sabbia stampati in 3D, il tempo di pulizia della sabbia è stato ridotto di una media del 30%e il numero di detergenti di sabbia potrebbe essere corrispondentemente ridotto del 20%.

Nel campo aerospaziale, i componenti chiave di un certo modello di aeromobili hanno adottato la tecnologia di fusione di sabbia stampata in 3D e hanno prodotto con successo getti in lega di alluminio con strutture di raffreddamento complesse all'interno. Pur garantito la forza, il peso è stato effettivamente ridotto. Dopo i test, il peso è stato ridotto del 15%e il ciclo di ricerca e sviluppo è stato ridotto di oltre il 30%, contribuendo al miglioramento delle prestazioni dell'aeromobile. NelIndustria manifatturiera automobilistica,Durante la fase di produzione di prova dei blocchi del motore, sono stati utilizzati stampi di sabbia stampati in 3D per verificare rapidamente la fattibilità del design e risparmiare costi di stampo di centinaia di migliaia di yuan. Prendi lo sviluppo di un certo nuovo modello di auto come esempio. Il costo dello stampo è stato salvato fino a 300.000 yuan, accelerando il lancio del nuovo modello di auto.

Sebbene la stampa 3D mostri un grande potenziale nel casting di sabbia, affronta ancora sfide. Da un lato, il costo delle attrezzature e dei materiali di stampa 3D è relativamente elevato. Attualmente, il prezzo delle apparecchiature di stampa 3D di livello industriale mainstream sul mercato varia da 500.000 yuan a 2 milioni di yuan e il prezzo di speciali materiali di stampo di sabbia è anche dozzine a centinaia di yuan per chilogrammo, limitando l'applicazione su larga scala di piccole e medie imprese. D'altra parte, la velocità di stampa è relativamente lenta e per la produzione di massa su larga scala, l'efficienza deve essere ulteriormente migliorata. Tuttavia, con il progresso tecnologico, il prezzo dell'attrezzatura continuerà a diminuire e la velocità di stampa aumenterà. Si prevede che entro i prossimi cinque anni, il prezzo delle attrezzature sarà ridotto del 30% - 50% e la velocità di stampa sarà aumentata di 2-3 volte. La stampa 3D dovrebbe diventare la tecnologia mainstream nella fusione di sabbia, completando i processi tradizionali e promuovendo l'industria della fusione a un livello più alto, fornendo un supporto tecnico più forte per settori come la produzione di attrezzature di fascia alta e nuova energia e modellando un futuro più brillante per l'industria manifatturiera.

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