3D打印砂型鑄造的案例
特斯拉3D打印砂型模具，助力一體化壓鑄降本增效
使用數字設計文件，粘合劑噴射機的打印機將液體粘合劑有規律地沉積到薄薄的沙層上，并逐漸逐層構建可以壓鑄出熔融合金的模具。
據路透社的一位消息人士稱，砂型鑄造的設計驗證過程的成本（即使有多個版本）也是最低的——僅為金屬原型的 3%。VoxelMatter 的報告中還詳細描述了3D 打印砂型鑄造的價值主張。
這意味著特斯拉可以根據需要多次調整原型，使用 Desktop Metal (DM.N)及其子公司 ExOne、德國公司 voxeljet 以及其他幾家國產公司的機器在幾小時內重新打印出一個新原型。
路透社的兩位消息人士稱，使用砂型鑄造的設計驗證周期僅需兩到三個月，而金屬模具原型則需要六個月到一年。
中國的砂型3D打印公司
在中國，砂型3D打印其實已經非常成熟，并且已經有一定的應用規模。例如三帝科技、峰華卓立、共享集團、愛司凱等，其砂型3D打印機已經應用于鑄造行業多年。
文章來源：南極熊3D打印
展開 第四代砂型3D打印機升級改版，解決鑄造壁薄砂芯斷芯問題
鑄造，就是往一個模具里頭灌熱的金屬漿，金屬漿成型冷卻后就有了預期的形狀。
是不是很像香港的著名小吃雞蛋仔，也是把雞蛋漿放入一個黑色的插著電的有很多球型隆起的模具里，那么等下成型后的樣子就是一個個圓球狀的啦。
工業產品的鑄造，可不像雞蛋仔的形狀那么簡單。很多工業零件的模具，是由一整套組合拼接、組合而成。
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這一整套模具，都可以通過3D打印技術來完成。在3D打印機的CAD文件里，一整套模具是這樣“平躺”在打印臺上的。
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由于成型缸的空間是比較充裕的，所以出于節省成本的考慮，在打印之前，工程師能夠把很多模型文件都導入進去。所以每次打印之前，模型數據看起來密密麻麻的。
▼
打印數據文件準備好后，就可以把成型箱推入到打印機里，開始安排打印了。
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與常見的桌面型3D打印機不同，一臺砂型3D打印機體積是相當大的，因此只有在工廠里才能看到。以2米×1米×1米成型體積的3D打印機德國Voxeljet為例，下圖可以直觀地看到機器與人的大小比例。
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3D打印的過程，就是先鋪一層砂，用粘接劑進行固化，然后層層疊加。砂模的材料是石英砂，由于是利用樹脂把砂材料粘結起來，所以這種砂也叫樹脂砂。
樹脂砂材料的層厚可以低至僅僅300微米（三根人類頭發絲的厚度）。
打印過程
在模具領域，樹脂砂被各國公認為是未來的發展方向。美國、日本和瑞士等國已經采用樹脂砂鑄造出單件達幾十噸或上百噸的鑄件。而利用3D打印制成的樹脂砂，在成本、交付時間上都有著明顯的優勢，并且不受到復雜幾何形狀的制約。
打印完成后，工作人員在成型箱前進行清理
打印完成后就是鑄造的過程。
3D打印工業品，更像是藝術品。他們代表了智能制造的未來，帶來了巨大的經濟效益，也直接或間接地讓我們的生活更加美好。
展開 3D打印在鑄造行業的優勢解讀，看看美日等國為什么重視3D技術在鑄造上的應用
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是不是很像香港的著名小吃雞蛋仔，也是把雞蛋漿放入一個黑色的插著電的有很多球型隆起的模具里，那么等下成型后的樣子就是一個個圓球狀的啦。
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由于成型缸的空間是比較充裕的，所以出于節省成本的考慮，在打印之前，工程師能夠把很多模型文件都導入進去。所以每次打印之前，模型數據看起來密密麻麻的。
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與常見的桌面型3D打印機不同，一臺砂型3D打印機體積是相當大的，因此只有在工廠里才能看到。以2米×1米×1米成型體積的3D打印機德國Voxeljet為例，下圖可以直觀地看到機器與人的大小比例。
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樹脂砂材料的層厚可以低至僅僅300微米（三根人類頭發絲的厚度）。
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3D打印工業品，更像是藝術品。
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這一整套模具，都可以通過3D打印技術來完成。在3D打印機的CAD文件里，一整套模具是這樣“平躺”在打印臺上的。
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由于成型缸的空間是比較充裕的，所以出于節省成本的考慮，在打印之前，工程師能夠把很多模型文件都導入進去。所以每次打印之前，模型數據看起來密密麻麻的。
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與常見的桌面型3D打印機不同，一臺砂型3D打印機體積是相當大的，因此只有在工廠里才能看到。以2米×1米×1米成型體積的3D打印機德國Voxeljet為例，下圖可以直觀地看到機器與人的大小比例。
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樹脂砂材料的層厚可以低至僅僅300微米（三根人類頭發絲的厚度）。
打印過程
在模具領域，樹脂砂被各國公認為是未來的發展方向。美國、日本和瑞士等國已經采用樹脂砂鑄造出單件達幾十噸或上百噸的鑄件。而利用3D打印制成的樹脂砂，在成本、交付時間上都有著明顯的優勢，并且不受到復雜幾何形狀的制約。
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打印完成后就是鑄造的過程。
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鑄造，就是往一個模具里頭灌熱的金屬漿，金屬漿成型冷卻后就有了預期的形狀。
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由于成型缸的空間是比較充裕的，所以出于節省成本的考慮，在打印之前，工程師能夠把很多模型文件都導入進去。所以每次打印之前，模型數據看起來密密麻麻的。
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與常見的桌面型3D打印機不同，一臺砂型3D打印機體積是相當大的，因此只有在工廠里才能看到。以2米×1米×1米成型體積的3D打印機德國Voxeljet為例，下圖可以直觀地看到機器與人的大小比例。
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3D打印的過程，就是先鋪一層砂，用粘接劑進行固化，然后層層疊加。砂模的材料是石英砂，由于是利用樹脂把砂材料粘結起來，所以這種砂也叫樹脂砂。
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在模具領域，樹脂砂被各國公認為是未來的發展方向。美國、日本和瑞士等國已經采用樹脂砂鑄造出單件達幾十噸或上百噸的鑄件。而利用3D打印制成的樹脂砂，在成本、交付時間上都有著明顯的優勢，并且不受到復雜幾何形狀的制約。
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3D打印工業品，更像是藝術品。
展開 大型戶外砂型3D打印雕塑：耐久度與表面效果解析
如今發展迅猛的3D打印技術，已在各行各樣被廣泛使用。在建筑裝飾、雕塑及藝術領域，3D打印技術以其高精度、高柔性、無需模具、無庫存、工藝流程短等優勢備受各位設計師、藝術家的青睞。
目前3D打印雕塑多采用光固化技術打印，光敏樹脂材料制作的產品表面光滑且精度高，但存在材料強度低、韌性差、易斷裂、耐候性不佳等局限性影響，導致室外無法使用。
南極熊了解到，共享集團利用粘結劑噴射3D打印（3DP）技術，采用石英砂、陶粒砂等材料，通過表面處理技術可達到戶外使用的要求，然后通過不同后處理方式展現不同的效果。
△粘結劑噴射3D打印設備
3D砂型打印產品表面質感
表面質感：石材斷面感
效果簡述：增加原表面粗糙度（變粗糙），主要用于遮蓋表面瑕疵及接縫，使表面均勻化
粗糙程度：粗糙
表面質感：磨砂顆粒感
效果簡述：砂子顆粒感較為明顯，砂型3D打印原始表面狀態
粗糙程度：中等
表面質感：紅磚質感
效果簡述：表面光潔度提高，但只限于大尺寸平面或弧面，復雜結構無法實現
粗糙程度：平整
表面質感：陶瓷質感
效果簡述：表面光滑，但只限于大尺寸平面或弧面，鏤空復雜結構無法實現
粗糙程度：光滑
檢測報告
通過第三方專業檢測機構對標各項國家標準，對砂型3D打印雕塑產品的重點指標進行檢測。
展開 3D打印在鑄造行業的優勢解讀，看看美日等國為什么重視3D技術在鑄造上的應用
鑄造，就是往一個模具里頭灌熱的金屬漿，金屬漿成型冷卻后就有了預期的形狀。
是不是很像香港的著名小吃雞蛋仔，也是把雞蛋漿放入一個黑色的插著電的有很多球型隆起的模具里，那么等下成型后的樣子就是一個個圓球狀的啦。
工業產品的鑄造，可不像雞蛋仔的形狀那么簡單。很多工業零件的模具，是由一整套組合拼接、組合而成。
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這一整套模具，都可以通過3D打印技術來完成。在3D打印機的CAD文件里，一整套模具是這樣“平躺”在打印臺上的。
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由于成型缸的空間是比較充裕的，所以出于節省成本的考慮，在打印之前，工程師能夠把很多模型文件都導入進去。所以每次打印之前，模型數據看起來密密麻麻的。
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與常見的桌面型3D打印機不同，一臺砂型3D打印機體積是相當大的，因此只有在工廠里才能看到。以2米×1米×1米成型體積的3D打印機德國Voxeljet為例，下圖可以直觀地看到機器與人的大小比例。
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3D打印的過程，就是先鋪一層砂，用粘接劑進行固化，然后層層疊加。砂模的材料是石英砂，由于是利用樹脂把砂材料粘結起來，所以這種砂也叫樹脂砂。
樹脂砂材料的層厚可以低至僅僅300微米（三根人類頭發絲的厚度）。
打印過程
在模具領域，樹脂砂被各國公認為是未來的發展方向。美國、日本和瑞士等國已經采用樹脂砂鑄造出單件達幾十噸或上百噸的鑄件。而利用3D打印制成的樹脂砂，在成本、交付時間上都有著明顯的優勢，并且不受到復雜幾何形狀的制約。
打印完成后，工作人員在成型箱前進行清理
打印完成后就是鑄造的過程。
3D打印工業品，更像是藝術品。
展開 技術詳解：精密鑄造行業熔模3D打印解決方案
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寧夏共享集團：讓中國鑄造3D打印產業化應用領跑全球
如今，這里已成為國務院認定的 7 個國家雙創示范企業之一，發改委確定的國家智能鑄造產業創新中心，工信部批準建設的國家增材制造創新中心。
圖為3D打印的砂模、砂芯
“公司從 2012 年開始鑄造3D打印產業化研究，2016年底開工建設，目前已經開始投產。”劉軼說，鑄造3D打印智能工廠擁有世界先進的尼龍、光敏樹脂、模具鋼、PLA、 砂型、全彩 3D 打印設備。
據介紹，除了生產用產品外，鑄造3D打印智能工廠還可打印3D工藝品，通過與寧夏大學、北方民族大學等校企合作，支持創新創業，開展協同研發，進行3D打印產業應用研究和創客的創意實踐。
鑄造3D打印智能工廠二樓的運營中心是管理技術人員日常工作的地方。通過大屏幕，可以看到不同顏色分別代表設備的停機、工作狀態、是否需要保養等，不僅能夠看到生產計劃的實時完成情況，而且能夠看到每臺打印機的打印畫面。同時，工作人員在運營中心就能進行遠程監控。
“整個工廠生產的重要指標，比如產量、質量、開工率、庫存率等通過公司的智能單元軟件自動采集、展示。設備開動、停機、計劃下達情況等都在這里匯集。”國家智能鑄造產業創新中心共享工業云推廣經理郭軍軍說，通過建設物聯網實現設備數據采集、存儲、上傳至云信息系統，在共享工業云上實現業務集成，打通人、設備、系統之間的數據通道，實現高效協同。
圖為鑄造3D打印智能工廠運營中心
據介紹，依托國家雙創示范基地和國家智能鑄造產業創新中心，公司搭建了面向行業和區域制造業的工業互聯網平臺——共享工業云。該平臺提供創客服務和協同制造、遠程運維、共享學院、供應鏈管理等服務，已經協同開發鑄造行業工業軟件近20項。現在已擁有用戶8400家、交易量14億，其中寧夏企業上云的有233家。
展開 替代熔模鑄造，3D打印技術為F1賽車生產渦輪增壓器
如果使用增材制造技術，則可將該渦輪增壓器設計為一個單件的零件，一體成型，廢氣門不需要密封墊或和組裝，而是直接打印一個完整的殼體。這可以大大簡化組裝操作，減輕重量。
此外，整合后的單件零件還能提高渦輪增壓器的整體可靠性；由于不需要加工公差嚴格的裝配面，因此，可以減少不同零件間可能發生的泄漏而導致的失效。通常，還可以改進雙壁結構的薄厚，進一步減輕重量，同時可以隔熱，提高性能。
相比熔模鑄造方法，金屬3D打印生產的F1賽車零件為生產企業提供明顯的時間成本和制造成本的優勢。越來越多的高端汽車制造商在生產中采用增材制造技術快速和可靠地實現了制造目標。GF加工方案通過軟件、金屬3D打印及后處理設備，以及專利設計的System 3R夾具三股平行工作流，為渦輪增壓器提供從設計到成品交付的完整增材制造解決方案。
展開 應用3D打印陶殼模鑄模技術控制鑄造工藝金屬凝固行為及其縮孔
圖 8 不均厚殼模厚度比1、2、3、4、5、6、7及8的金屬液凝固過程仿真未凝固區域(a)、縮孔開始形成位置與溫度場變化(b)、完全凝固后所產生縮孔形貌(c)
殼模厚薄比增加可觀察到凝固時間啟動漸緩外，也會造成固相率變化如圖 9所示，針對為殼模厚薄比1、3、5及7的固相率曲線，除了具有方向性凝固效果外，其溫度變化趨近于Planar狀態，尤其SH5及SH7厚度比5倍以上，方向性凝固更是明顯；綜合以上結果分析所述，當殼模厚度增加為6倍時，其殼模本身的冒口補縮效果與5倍差不多，代表殼模厚度的增加，存在臨界值效果，超過該厚度臨界值，熱傳控制的貢獻將會減小，可以收斂殼模增厚的最大范圍值；當鑄件厚跟薄差異達2倍時，模壁的厚薄差異達5倍，可達到各區塊保溫、散熱、冷卻的速率控制，減少不必要的殼模增厚成本，有效輔助3D打印陶殼模鑄模的金屬液方向性凝固控制及改善鑄造缺陷的鑄造方案建立。
圖 9 3D打印陶殼模鑄模厚度變化與固相率的關系圖
結論
本文整合具無形狀限制優勢的3D打印陶殼模、鑄造模擬分析及鑄造方案設計技術，分析3D打印陶殼模鑄模不均厚設計對其鑄件缺陷位置及凝固行為的影響，研究結果顯示金屬液凝固行為隨著殼模厚薄比增厚而改變，鑄件固液相轉換時間增加足以讓澆冒口發揮補縮效果、有利于方向性凝固的planar狀態隨厚薄比設計而優化及凝固完全前主要固液界面位置對應的殼模厚度及鑄造方案的設計，得以而知，殼模厚薄比增厚于鑄件縮孔缺陷位置的關系，輔助3D打印陶殼模鑄造產業用的工藝缺陷預測及鑄造參數和鑄造方案設計，提供發展3D打印陶殼模鑄模的研究及技術開發的理論基礎。
參考文獻
[1].
展開 
原材料價格瘋漲，3D打印強大的壓縮成本優勢成了鑄造企業的強心劑
如今，3D打印技術已近廣泛應用于冶金鑄造、機械制造、生物醫學、國防軍工、工程建造、航天航空、汽車造船、電子半導體……在不久的未來，無法想象哪個制造領域可以拒絕3D打印！
可以說：無3D不工業！
3D打印——第四次工業革命最具變革性和影響力的技術之一。
3D打印的技術名稱為增材制造，能夠徹底改變我們制作東西的方式，帶來大量新機遇。不用切割、焊接，一層層地將材料逐漸積累起來。可以制造更輕、更耐高溫、更高強度的零件；同一款產品使用3D打印制作，可以減少零件數量、大幅簡化了生產流程。
增材制造將在工業革命4.0時代發揮舉足輕重的作用，將改變傳統的經濟規模效應，輕易實現個性化按需生產，使小微工廠實現良好的經濟效率。增材制造已經在改變全球供應鏈。
同時3D打印也正在加速進化：設備更便攜，速度更快，做到隨時隨地的生產，打印尺寸更大，既可以用于制造新零件，也可以用于修理舊零件。功能將更加多樣，將能夠處理并且結合越來越多種類的材料。
展開 金屬3D打印成應用新熱點 前沿技術助力提升鑄造靈活性
除此之外，3D Systems公司、Optomec公司、ArcamAB、Sandvik AB等3D打印服務提供商在金屬3D打印技術研發和產品制造方面投入了大量的精力。目前，在國內外各大廠商的共同推動下，金屬3D打印前沿技術正加快轉化為實際應用成果，整個金屬3D打印的應用場景也不斷拓寬。那么，與傳統制造工藝相比，金屬3D打印到底具有哪些優點呢？
金屬3D打印可更好的滿足靈活性需求
據業內人士分析，通過激光能量將薄層的金屬粉末熔融固化成金屬零件，可以有效提升工業零件、模具等產品的設計自由度，并生產出具有復雜形狀的晶體結構。采用傳統金屬鑄造工藝往往難以達到良好的效果，而金屬3D打印在產品設計和成型方面具有較為顯著的優勢。
從整體來看，金屬3D打印不僅能給設計師較大的自由度，使其能自由的發揮自己的創意，還能為產品制造節省大量成本、減少產品重量，并增強產品的穩定性。就金屬3D打印在航空航天領域的應用而言，通過安裝金屬3D打印的帶蜂窩切口的安全帶扣等零部件，飛機的重量得以減輕，飛機的燃料成本也進一步降低。
實際上，除了在縮短產品的研發周期、提高材料利用率等方面的優勢外，金屬3D打印在提高產品鑄造靈活性方面的優勢尤其值得重視。
展開 原材料價格瘋漲，3D打印強大的壓縮成本優勢成了鑄造企業的強心劑
如今，3D打印技術已近廣泛應用于冶金鑄造、機械制造、生物醫學、國防軍工、工程建造、航天航空、汽車造船、電子半導體……在不久的未來，無法想象哪個制造領域可以拒絕3D打印！
可以說：無3D不工業！
3D打印——第四次工業革命最具變革性和影響力的技術之一。
3D打印的技術名稱為增材制造，能夠徹底改變我們制作東西的方式，帶來大量新機遇。不用切割、焊接，一層層地將材料逐漸積累起來。可以制造更輕、更耐高溫、更高強度的零件；同一款產品使用3D打印制作，可以減少零件數量、大幅簡化了生產流程。
增材制造將在工業革命4.0時代發揮舉足輕重的作用，將改變傳統的經濟規模效應，輕易實現個性化按需生產，使小微工廠實現良好的經濟效率。增材制造已經在改變全球供應鏈。
同時3D打印也正在加速進化：設備更便攜，速度更快，做到隨時隨地的生產，打印尺寸更大，既可以用于制造新零件，也可以用于修理舊零件。功能將更加多樣，將能夠處理并且結合越來越多種類的材料。
展開 3D打印將不可能變為現實，看3.2噸重的葉輪如何輕松實現鑄造
打印過程為72小時，之后只需要KBL的專有涂層技術進行后期處理。
圖片：完整voxeljet 3D打印砂型鑄件，來源voxeljet-維捷
通過voxeljet-維捷的設備打印的模具用于鑄造直徑為2000mm的材料為CA6NM不銹鋼的佩爾頓式水輪機用葉輪。
KBL是印度第一家使用3D打印砂模進行金屬鑄造的公司。除了佩爾頓式水輪機之外，該公司還通過voxeljet-維捷的設備制造其他種類的葉輪，包括像弗朗西斯型水輪機葉輪這樣復雜的產品。由于葉輪設計弧度的問題，傳統制造方式常常不得不將葉輪分為幾塊來生產，而通過3D打印，這些復雜的設計可以被完整的制造出來。
3D科學谷Review
談起3D打印與鑄造相結合的應用，還需要從理解3D打印的優勢來著眼，3D打印有兩大特點：1是無模化，對應的優勢是作為研發試制階段的捷徑，加速迭代過程，減少研發成本；2是對產品的復雜性成本不敏感，對應的優勢是適合創新顛覆產品的設計，使得產品設計以功能實現為主導。
國內鑄造業存在的普遍誤區是，僅僅發揮了3D打印的第一個優勢，將3D打印砂模或者3D打印PMMA熔模用于產品的試制開發階段，也就是說加工的還是傳統設計的產品，而沒有將3D打印從源頭上用于創新產品的設計。
3D打印的最大優勢是用來制造那些傳統方式實現不了的設計，包括薄壁，復雜的形狀這樣的設計，用在汽車領域來說，可以通過3D打印經過特殊設計的冷卻系統（這樣的設計通過傳統制造工藝無法制造出來），從而實現產品更高的性能。
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