3D 打印模具和核心，用于輕量級結(jié)構(gòu)和電動移動性

不僅為電機(jī)生產(chǎn)優(yōu)化的輕質(zhì)外殼，英國布魯克斯皇冠山有限公司（BCP）還依靠沃克斯噴氣的3D打印系統(tǒng)。對于許多汽車零部件，BCP 依靠使用 3D 砂印制作的原型，在它們準(zhǔn)備好進(jìn)行系列生產(chǎn)之前。優(yōu)點(diǎn)是：能夠設(shè)計(jì)高度復(fù)雜的部件，而不必手頭保留昂貴的工具。此外，隨著采用正確的方法，全新的設(shè)計(jì)出現(xiàn)，因?yàn)樘砑觿┲圃焯峁┝霜?dú)特的設(shè)計(jì)可能性。原因是添加劑制造允許最終用戶在生產(chǎn)工具之前徹底檢查和廣泛測試新設(shè)計(jì)的組件。這節(jié)省了大量的時(shí)間和金錢。

沙子制成的模具相對經(jīng)濟(jì)高效，耐火性充足，適用于鋼鐵，尤其是鋁鑄造廠。因此，砂模鑄造繼續(xù)享有極大的人氣，特別是在汽車行業(yè)?，F(xiàn)代工業(yè) 3D 打印為鑄造廠開辟了全新的可能性，因?yàn)樵?3D 打印系統(tǒng)（如 Voxeljet 的活頁夾噴射系統(tǒng)）的幫助下，甚至可以制造出高度復(fù)雜的模具和核心。超過 60% 的金屬鑄件由砂鑄產(chǎn)生。

布魯克斯皇冠山銷售總監(jiān)：與沃克塞爾杰特的合作不可替代

布魯克斯皇冠山的銷售總監(jiān)李·亨德森（Lee Henderson）對與沃克塞爾杰的合作發(fā)表了評論：”我們已經(jīng)使用3D打印和鑄造，或印刷鑄件相當(dāng)長一段時(shí)間了。巨大的優(yōu)勢是顯而易見的。這個過程是快速，經(jīng)濟(jì)高效，并給予設(shè)計(jì)師巨大的創(chuàng)作自由。這對于重新思考已建立的組件和盡可能多地保存材料非常重要，例如通過優(yōu)化組件的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。BCP 主要為汽車行業(yè)的客戶生產(chǎn)發(fā)動機(jī)部件，最近還為電機(jī)制造外殼部件。

所謂的輕量級設(shè)計(jì)是近年來最重要的設(shè)計(jì)趨勢之一?？蛻粼O(shè)計(jì)正被進(jìn)一步推向可制造性的極限：整個鑄件的更薄的墻面部分和更高的位置精度公差帶。因此，3D 砂印是不可替代的。不僅因?yàn)樗刮覀兡軌驅(qū)崿F(xiàn)幾何形狀，這是不可能使用常規(guī)工藝，如銑削或核心拍攝，但特別是當(dāng)我們想要測試全新的設(shè)計(jì)，我們需要優(yōu)化原型快速。然后，在進(jìn)行系列生產(chǎn)之前，我們會通過特定的完整性測試（NDT、非破壞性測試）仔細(xì)研究這些測試，”銷售總監(jiān) Henderson 說。

3D 打印對金屬鑄造的影響：設(shè)計(jì)可能性和可行性

“在現(xiàn)代工程中，3D 打印首先意味著我們可以打印復(fù)雜的內(nèi)部內(nèi)核作為一部分。這為我們節(jié)省了大量的鑄造準(zhǔn)備工作。我們可以相信，在金屬鑄造的巨大壓力下，所有對墻厚度的公差和核心的相關(guān)穩(wěn)定性都將保持，”亨德森說。”當(dāng)您降低復(fù)雜核心堆棧組件線面的潛在成本和常規(guī)裝配時(shí)間時(shí)，節(jié)省時(shí)間的印刷鑄件將打開更多的經(jīng)濟(jì)機(jī)會。這直接影響到客戶的商業(yè)模式、持續(xù)成本和交貨時(shí)間。

然而，亨德森也指出，模具和核心添加劑制造的好處在工程師的心目中還沒有百分之百清楚。”不幸的是，3D打印仍然存在著一個利基市場。鑄造行業(yè)越來越認(rèn)識到它是鑄造模具的成熟制造工藝，但我不確定工程師和主要買家甚至知道這些優(yōu)勢在多大程度上。這里仍有難以想象的設(shè)計(jì)和成本機(jī)會。

專為制造而設(shè)計(jì)，專為功能設(shè)計(jì)

3D 打印砂模設(shè)計(jì)的自由度更大，正在縮小”制造設(shè)計(jì)”與”功能設(shè)計(jì)”之間的差距。鑄造專家亨德森：”今天，工程師可以使用有限元素分析（FEM）來優(yōu)化功能，然后直接3D打印設(shè)計(jì)。這使得發(fā)動機(jī)部件的設(shè)計(jì)，例如，速度更快，更重要的是，組件更強(qiáng)，這反過來又允許大幅減輕重量。這是非常有吸引力的，尤其是在目前的環(huán)境法規(guī)，如輕量級建筑，以及相關(guān)的節(jié)能。

3D 打印提供的不僅僅是產(chǎn)品優(yōu)化

但好處并不就此而已。”通過 3D 打印，我們可以在設(shè)計(jì)階段規(guī)劃進(jìn)入砂芯和模具的氣體通道。這些用于在鑄造過程中通風(fēng)和噴氣，使我們的工作容易得多，并有很大的影響，在密度和表面質(zhì)量的鑄造件的質(zhì)量，”亨德森解釋說。增加結(jié)構(gòu)領(lǐng)帶桿，提高零件的運(yùn)輸能力，也有可能簡化印刷件的處理。

BCP 還依賴于對每個應(yīng)用程序使用不同的沙系統(tǒng)。例如，高溫和高溫芯，以確保高溫合金鑄造過程中內(nèi)芯的穩(wěn)定性和同心度。為此，他們與Cerabeads結(jié)合酚類脂操作，具有高強(qiáng)度和抗四位一體的抗性