오늘날 급속도로 발전하는 제조업 분야에서,모래 주조는 전통적이고 확립된 프로세스로서 최첨단 3D 프린팅 기술과 깊이 통합되어 새로운 변화의 장을 열고 있습니다.

오랫동안 사형주조는 금형을 생산하기 위해 수동 또는 기존의 기계 성형에 의존해 왔습니다. 업계 통계에 따르면 기존 수동 성형의 생산 효율성은 일반적으로 시간당 몇 개에서 12개에 불과하며, 이는 현대 자동화 생산 라인의 요구 사항보다 훨씬 낮습니다. 또한, 수동 성형의 정밀도는 일반적으로 약 ±1mm 이내로 제어할 수 있어 정밀 기기 부품과 같이 정밀 요구 사항이 엄격한 제품의 생산을 충족하기 어렵습니다. 기계적 성형은 효율성을 어느 정도 향상시키지만, 주조 설계가 복잡하고 변경 가능하기 때문에 금형 개발 주기가 몇 주 또는 몇 달까지 지속되는 경우가 많습니다. 특정 자동차 부품 주조소를 예로 들어보겠습니다. 새로운 유형의 엔진 블록 금형 개발에는 설계부터 최종 납품까지 거의 3개월이 걸렸으며 비용은 무려 50만 위안에 달했습니다. 제품 디자인이 변경되면 원래의 금형은 기본적으로 폐기되어 엄청난 낭비가 발생합니다. 또한, 전통적인 방법으로 제작된 금형의 내부 구조를 최적화하는 데에는 병목 현상이 있습니다. 전통적인 공정으로 생산된 모래 주형 내부의 느슨한 부분의 비율은 10% - 15%에 달할 수 있으며 이는 주조 품질 향상에 심각한 영향을 미칩니다.

적층 가공이라고도 알려진 3D 프린팅은 디지털 모델을 기반으로 재료를 겹쳐 3차원 개체를 만드는 기술입니다. 모래주조의 응용에 있어서, 그 작동 원리는 사전 설정된 컴퓨터 모델에 따라 감광성 수지와 결합된 모래 알갱이 또는 핫멜트 접착제와 혼합된 모래 가루와 같은 특별히 준비된 모래 재료를 층층이 쌓아 굳히는 것입니다.

전통적인 방법과 비교하여 3D 프린팅은 모래 주조에 많은 이점을 제공합니다. 첫째, 설계 자유도가 크게 향상되어 항공기 엔진 블레이드용 복잡한 냉각 채널 샌드 몰드와 같이 기존 기술로는 달성하기 어려운 복잡한 내부 공동, 얇은 벽 및 불규칙한 모양을 가진 주조용 몰드를 쉽게 생산할 수 있습니다. , 채널의 가장 좁은 부분이 2mm 미만이 될 수 있어 고성능 주물 개발의 새로운 길을 열어줍니다. 둘째, 제품 개발 주기를 단축시킨다. 긴 금형 제조 공정이 필요하지 않으며 설계 수정 사항을 인쇄된 모델에 즉시 반영하여 신속한 반복 작업을 수행할 수 있습니다. 특정 항공우주 부품 R&D 기업의 피드백에 따르면 3D 프린팅 샌드 캐스팅을 채택한 후 설계부터 첫 번째 프로토타입 완성까지의 주기가 평균 6개월에서 4개월 이내로 단축되었으며 효율성은 다음과 같이 향상되었습니다. 30% 이상. 셋째, 특히 소규모 배치 및 맞춤형 생산의 경우 비용이 절감됩니다. 높은 금형 비용을 없애고 실제 필요에 따라 모래 재료를 정확하게 인쇄하여 낭비를 줄입니다. 특정 고급 맞춤형 기계 제품 제조업체를 예로 들어 보겠습니다. 50개의 특수 구조 주물을 소량 생산하는 경우 기존 주형 주물을 사용하면 주형 비용 할당 후 단가가 최대 2,000위안인 반면, 3D 프린팅 모래 주조에는 800위안만 필요하므로 비용이 60% 절감됩니다.

과거에는 패턴을 주로 목재, 금속 등으로 제작하여 제작 공정이 번거롭고 정밀도가 제한적이었습니다. 요즘에는 3D 프린팅을 통해 CAD 모델을 기반으로 고정밀 패턴을 직접 인쇄할 수 있습니다. 치수 정확도는 ±0.1mm 이상에 도달할 수 있으며, 표면 품질이 양호하여 설계 의도를 완벽하게 복제하여 후속 성형을 위한 정확한 기반을 제공합니다. 또한 패턴 매개변수를 신속하게 조정하여 다양한 주조 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 예를 들어, 특정 정밀 주조소에서는 3D 프린팅 패턴을 통해 패턴 정밀도 문제로 인한 불량률을 8%에서 2% 이내로 줄였습니다.

래밍(ramming) 및 기계적 압축과 같은 전통적인 성형 방법을 대체하는 3D 프린팅은 모래 주형을 직접 형성합니다. 내부 모래 알갱이가 고르게 분포되어 있고 치밀도가 일관되어 쏟아지는 동안 금속 액체 흐름의 안정성을 보장하고 난류로 인한 결함을 줄입니다. 특정 주조 실험실의 연구 데이터에 따르면 3D 프린팅 모래 주형의 내부 모래 알갱이 밀도 표준 편차는 기존 기계 성형에 비해 50% 감소한 것으로 나타났습니다. 게이트와 라이저의 위치와 모양을 정확하게 설계하여 금속 액체 공급 및 가스 배출 경로를 최적화하여 주조 수율을 향상시킬 수 있습니다. 특정 대형 주조소에서 생산되는 중장비 주물을 예로 들어 보겠습니다. 3D 프린팅 모래 주형을 채택한 후 수율이 70%에서 85%로 증가했습니다.

3D 프린팅된 모래 주형의 높은 정밀도와 최적화된 구조 덕분에 용융 공정에서는 주조 요구 사항에 따라 금속 액체의 구성과 온도를 보다 정확하게 조정할 수 있습니다. 타설 과정에서 이상적인 캐비티 환경에서 금속액이 원활하게 채워져 모래 구멍, 콜드 셧 등의 결함 가능성이 줄어들고 주조 품질의 일관성과 신뢰성이 향상됩니다. 특정 철강 연구소의 실험 데이터에 따르면 3D 프린팅 모래 주조로 생산된 주조품에서 모래 구멍 및 콜드 셧과 같은 결함 빈도가 기존 모래 주조에 비해 40%~50% 감소한 것으로 나타났습니다.

3D 프린팅된 모래 주형 재료의 특정 특성으로 인해 모래 청소 작업이 상대적으로 단순화됩니다. 일부 바인더는 고온 타설 후 접착력을 잃어 주물사가 떨어지기 쉽고 모래 세정제의 노동 강도와 시간 비용을 줄이고 생산 효율성을 향상시킵니다. 특정 주조 작업장의 통계에 따르면 3D 프린팅 모래 주형을 채택한 후 모래 청소 시간이 평균 30% 단축되었고 그에 따라 모래 청소 담당자의 수도 20% 줄어들 수 있었습니다.

항공우주 분야에서는 특정 항공기 모델의 핵심 부품에 3D 프린팅 샌드 캐스팅 기술을 채택하고 내부에 복잡한 냉각 구조를 갖춘 알루미늄 합금 캐스팅을 성공적으로 생산했습니다. 강도는 확보하면서도 무게는 효과적으로 감소시켰습니다. 테스트 결과 무게는 15% 감소했고, 연구개발 주기도 30% 이상 단축돼 항공기 성능 향상에 기여했다. 에서자동차 제조업,엔진 블록의 시험 생산 단계에서 3D 프린팅된 모래 금형을 사용하여 설계 타당성을 신속하게 검증하고 수십만 위안의 금형 비용을 절감했습니다. 특정 신차 모델의 개발을 예로 들어보겠습니다. 금형 비용이 최대 30만 위안까지 절감되어 신차 모델 출시가 가속화되었습니다.

3D 프린팅은 사형 주조 분야에서 큰 잠재력을 보여주지만 여전히 어려움에 직면해 있습니다. 한편, 3D 프린팅 장비 및 재료 비용은 상대적으로 높습니다. 현재 시중에 나와 있는 주류 산업용 3D 프린팅 장비의 가격은 50만 위안에서 200만 위안에 이르며, 특수 모래 주형 재료의 가격도 킬로그램당 수십~수백 위안에 달해 소형 장비의 대규모 적용이 제한된다. 그리고 중견기업. 반면, 인쇄 속도는 상대적으로 느리고, 대규모 대량 생산을 위해서는 효율성을 더욱 향상시켜야 한다. 그러나 기술이 발전함에 따라 장비 가격은 계속 하락하고 인쇄 속도는 빨라질 것입니다. 향후 5년 내 장비 가격은 30~50% 인하되고, 인쇄 속도는 2~3배 향상될 것으로 예상된다. 3D 프린팅은 사형 주조 분야의 주류 기술이 되어 전통적인 공정을 보완하고 주조 산업을 더 높은 수준으로 발전시키며 고급 장비 제조, 신에너지 등 산업에 대한 강력한 기술 지원을 제공하고 더 빛나는 미래를 만들어갈 것으로 기대됩니다. 제조업.

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