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金屬鑄造中3D打印技術的運用現狀與趨勢

時間:2020-08-31 10:24作者:李洋,周穎,高菲
本文導讀:這是一篇關于金屬鑄造中3D打印技術的運用現狀與趨勢的文章,3D打印技術是一種新興的可以實現快速成型的技術手段,它是在數字模型的基礎上發展起來的,結合金屬粉末粘合技術的應用,可以通過逐層累加的方式,像蓋房子一樣搭建出符合數模的實體。

  摘    要:近年來,3D打印技術取得了較快的發展,并在各行各業中得到應用.在重工業的鑄造行業中,3D打印技術也得到較大關注和重視,鑄造生產中3D打印的應用越來越廣泛,例如,金屬在鑄造過程中容易出現不規律的質量缺陷和不足,現代工業中的精細化產品鑄造生產的高質量和精度要求,大型醫療器械主體架構的鑄造成型的工藝難題,都可以通過3D打印技術的應用得到優化和改善.通過分析目前3D打印的技術水平和發展現狀,可以預測未來無論是國內還是國外,激光打印鑄型技術都將是鑄造領域的重大變革和發展方向之一.文章首先介紹了3D打印技術當前階段的發展和應用現狀,討論了未來的應用空間,再綜合3D打印技術在鑄造領域中的應用,對3D打印技術未來在鑄造領域的發展方向進行探究.

  關鍵詞:3D打印技術; 鑄造領域; 鑄造成型; 技術發展;

  作者簡介: 李洋(1990-),男,山東寧陽人,本科,畢業于山東科技大學,技術員,研究方向為鑄造.;

  1 3D打印技術的應用現狀況和應用前景

  3D打印技術是一種新興的可以實現快速成型的技術手段,它是在數字模型的基礎上發展起來的,結合金屬粉末粘合技術的應用,可以通過逐層累加的方式,像蓋房子一樣搭建出符合數模的實體.目前,3D打印技術已經在模具研發和工業生產中得到廣泛的應用,在鑄造模具、模型的相關生產中也有一定程度的嘗試.在科技快速發展的今天,3D打印技術也逐漸走向成熟,在一些精度要求特別高或者經濟附加值高的領域,已經在大力推行3D打印技術的融合.早期的3D打印技術與工業生產的融合一般是利用數字技術材料打印機完成生產,在計算機技術得到快速發展后,3D打印技術的應用領域越來越廣泛,在鑄造領域中的應用范圍和應用深度也不斷加大.

  1.1 3D打印技術的主要應用狀況分析

  現階段,3D打印技術在實踐中的應用主要集中在三個方面:(1)在社會大眾的消費品方面,3D打印技術常用于工業新產品的研發設計和日用品的創意性開發生產過程,用于新模型的建立和個性化產品的定制,3D打印技術的系統化應用,將工業生產的生產水平提高到一個較高的水平,滿足了現代工業生產的技術要求的提高,精度等級的提高等,在工業原料的加工方面有著不可替代作用,例如,模具和模型的加工制造,通過3D打印技術的植入,縮短了制造周期,降低了成本的同時還提高了產品精度;在生活日用品方面,3D打印技術極大的提高了生產的個性化水平,滿足了現代人的訂制需求;(2)在工業產品制造過程中,例如,外形尺寸較大的金屬加工件或者是在精度要求方面有嚴苛要求的金屬零部件加工中,3D打印技術的應用,可以滿足高精度乃至超高精度的要求,解決一些因為構件外形尺寸多大造成的加工困難的問題;(3)3D打印技術在醫療領域和生物工程中也逐漸得到較為廣泛的應用,例如,醫療領域中的軟組織再造技術、牙齒復刻技術等,都是通過3D打印技術來完成的,此外,一些大型的醫療設備的生產中也有3D打印技術應用的影子.

  1.2 3D打印技術的應用前景分析

  就目前而言,3D打印技術還是一項象征著高水平的尖端科技,其技術水平的高低可以折射出一個國家或者地區的技術水平的層級.目前,歐美一些發達國家在3D打印技術方面的建樹已經初具規模,軟件和技術方面均有不錯的發展,我國雖然在3D打印方面也進行了研發并取得了初步的成果,但是在應用方面還不成熟,尚不能滿足實踐生產提出的要求.現階段,我國在3D打印技術方面的研發和應用方面主要存在以下不足:(1)技術與市場銜接不暢,缺乏深度融合;(2)社會各界對3D打印技術的重視程度不夠.就目前而言,3D打印技術在我國的應用方面,例如醫療和建筑相關方面,已經有較為成熟的應用示范,但就整個社會層面來說,3D打印技術的普及率較低,一些企業更傾向于選擇正在使用的傳統技術,一方面原因是傳統技術的應用成本較低,另一方面是因為傳統技術與企業間已經形成較好的磨合,企業對傳統技術的應用得心應手;目前我國在3D打印技術的材料應用方面推廣欠缺.

  2 3D打印技術在整個鑄造領域中的應用現狀

  從3D打印技術出現到現在,該技術已經經歷了30多年的發展,在技術積累和生產實踐方面,都完成了一定深度的成就.在鑄造領域中,3D打印技術也得到了較為成熟的應用,例如,在鑄造模具的定制生產、砂型的成型制造以及金屬產品的直接打印方面,均可以看到3D打印技術的應用;此外,由于3D打印技術可以修復產品在鑄造過程中出現的缺陷和不足,所以該技術在鑄造領域的應用較為深入且廣泛.

  2.1 3D打印技術在藝術鑄造領域的應用

  隨著3D打印技術的出現和發展,該技術在藝術品生產領域也得到了較好的應用.例如,我國一些從事藝術產業相關的公司,融合了3D打印技術和雕塑加工,將3D打印技術引入到了藝術品鑄造領域.可以說,3D打印技術的應用,提高了該行業的經濟效益,促進了藝術品鑄造的轉型,助力藝術品鑄造行業向著智能化、內涵化的方向發展.

  2.2 3D打印技術中激光立體成形技術的相關應用

  隨著3D打印技術的發展和應用水平的提高,激光立體成形技術也引入了3D打印技術,并進行了有機融合,兩種技術融合后,通過激光先融化金屬粉末,然后再通過3D打印機可以直接完成各種形狀、各種類型產品的精準加工.3D打印激光立體成形技術的應用,可以實現多種金屬的直接打印成形,且產品具有良好的精度和力學性能,可以滿足人們的多種使用需求.尤其是在航空鑄造領域,該技術有著非常廣泛的應用,可以對鈦合金結構件完成加工制造和零件修復等工藝,并取得了良好的效果.在航空領域,由于其特殊的要求較多,各構件的結構也相對復雜,生產采購成本很高,通過借助3D打印技術與激光立體成形技術的融合,可以完成對航空構件的有效修復,一方面降低了航空企業的維護成本,另一方面也使得3D打印技術的應用范圍得到拓寬,提高該領域的生產效率和經濟效益.

  2.3 3D打印技術在無模精密鑄型方面的應用

  就整個鑄造領域而言,無模精密鑄型是能夠完成快速成型的一項重要技術.當前階段,3D打印技術正在無模精密鑄型生產過程中的應用也較為陳述,現梳理該技術的應用思路如下:首先,通過激光完成SLS的燒結.具體操作為:首先,使用覆膜砂,進行多層的鋪粉,在鋪粉的過程中利用激光技術實現這些粉末的固化,進而實現SLS的燒結;其次,利用三維打印頭進行粘結劑噴射.通過識別界面輪廓上的數據,使用兩個噴頭同時噴射粘結劑和催化劑,讓催化劑和粘結劑充分交聯,可以將砂型鑄造進行涂層處理以滿足澆鑄需要;再者,借助三維打印的殼體鑄造技術,將陶瓷顆粒與硅酸鹽水溶液融合在一起,進行殼型打印,需要注意的是,在進行澆鑄操作前,要先進行產品的充分焙燒.

  3 3D打印技術在整個鑄造領域中的發展趨勢探究

  在藝術鑄造領域方面,3D打印技術的發展趨勢為:從經典鑄造生產模式向智能化制模方向過渡并延伸,所以,藝術鑄造領域對3D打印技術的應用需求量較大.3D打印技術在藝術品鑄造領域中的應用,雖然目前還存在一定的不足和困難,但取得的成果也是豐碩的,未來還會有更加廣泛的機遇.例如,通過3D打印技術的應用,可以實現模型和砂型鑄造的快速成形,從而加快了相關產品和技術的研發速度,降低了鑄造過程中的綜合研發成本.此外,3D打印技術在鑄造領域的應用可以降低產品生產過程中的風險,滿足外形尺寸較小的產品的生產需求.同時,3D打印技術可以極大的降低高端鑄造零部件的殘次品發生率,并且可以完成不良產品的修復,特別是在一些大型的高端鑄造產品出現質量缺陷時,可以直接使用3D打印技術完成整個構件的全面修復,恢復其外形尺寸和性能水平,既降低了鑄件產品的不良率,又拓展了3D打印技術的應用范圍,降低了生產維護方面的成本.

  3 D打印技術的應用和推廣,需要3 D打印機具備卓越的性能,但是由于技術、經驗等方面因素的限制,目前尚不能實現大型鑄模產品的精準打印和快速打印的零誤差.所以,為了提高3D打印技術的應用范圍,需要提升3D打印機的性能水平,使其能夠滿足高效、快速的鑄模打印成形的需要;3D打印機方面的技術瓶頸突破后,必然會助力3D打印技術應用范圍向更加廣泛的方面延伸,未來,無論是在航空設備鑄件、高端大型零部件、精密鑄件等產品的鑄造生產過程中,還是在一些高端構件的修復方面,3D打印技術都必將占有舉足輕重的地位.

  4 結語

  一方面,在研發和消費的綜合影響下,鑄造產品的設計越來越趨于個性化,傳統的鑄造工藝已經不能滿足要求,產品的研發設計可以通過3D打印技術在大企業內部實現,3D打印技術依然成為高端鑄造生產工序以及高端鑄造產品形象的代名詞.甚至,美國和俄羅斯的一些軍工研發單位也在積極的推進3D打印技術與武器設計生產工藝的結合和實踐,以期提高武器產品的制造精度和使用性能;博士、力士樂等知名跨國集團也在嘗試將3D打印系統布置在鑄造廠內,越來越多的世界級大型企業已經著手將3D打印技術應用到鑄造領域中,并取得了一定的成效.但是,目前我國大多數企業還未具備將3D打印技術與鑄造產業進行融合的研發和設計能力,技術上對西方發達國家還存在較大的依賴性.所以,加大技術創新力度,推動3D打印與鑄造生產的融合,是我國鑄造領域升級轉型的重要方向.

  另一方面,使用3D打印技術可以制成鑄型模具,使用該模具可以便捷、快速的實現鑄造鑄件的生產,且該方法綠色環保,符合現代工業發展理念,在可持續性發展受到越來越多關注的今天,具有廣闊的發展空間.近年來,隨著3D打印技術的快速發展,其在鑄造領域的應用也越來越廣泛,并引導著鑄造生產工藝的改革.隨著3D打印技術的進步,未來的鑄造生產必將向數字化、多功能化、綠色化的模式過渡,通過將3D打印技術和鑄造技術的深度契合,3D打印技術在重工業精細化生產中的應用也將推向新的高度.
  參考文獻
  [1] 黃宏俊.3D打印技術在鑄造實訓教學中的應用[J].內燃機與配件,2019(20):253-255.
  [2] 馬濤,李哲,程勤,馬浩楠,陳玉丹.3D打印技術在砂型鑄造領域的應用前景淺析[J].現代鑄鐵,2019,39(02):38-40+50-51.
  [3] 段望春,高佳佳,董兵斌,李研,劉少偉,楚瓏晟.3D打印技術在金屬鑄造領域的研究現狀與展望[J].鑄造技術,2018,39(12):2895-2900.
  [4] 劉鳴.3D打印技術在熔模精密鑄造研發領域的應用[C].中國機械工程學會、鑄造行業生產力促進中心.2018中國鑄造活動周論文集.中國機械工程學會、鑄造行業生產力促進中心:中國機械工程學會鑄造分會,2018:191-210.
  [5] 趙黎廷,熊云龍,陳瑞.3D打印技術在鑄造領域的發展和展望[C].中國機械工程學會、鑄造行業生產力促進中心.2017中國鑄造活動周論文集.中國機械工程學會、鑄造行業生產力促進中心:中國機械工程學會鑄造分會,2017:542-545.

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