3D打印技术在铸造工艺中的应用

Additive Manufacturing(下文中简称为AM),即叠层制造技术,或增材制造技术、快速成型技术,本质上就是三维(3D)打印技术。它将机械工程、激光技术、材料技术、CAD等先进科技融为一体,能自动、快速、直接、精准地将设计意图转变为有一定功能的原型(例如铸造工艺用砂型),或直接制作零件,快速成型系统被人们誉为"立体打印机"。如今,3D打印技术正在向先进的制造技术领域发展。文章着重介绍了3D打印技术在铸造工艺中的实际应用,评价了3D打印技术与新铸造技术完美结合给传统工艺带来的重大变革。     

叠层制造技术与铸造工艺的完美结合——砂型铸造的优势

叠层制造技术(AM:Additive Manufactnring)的基本原理是"分层制造、逐层叠加",实际上是快速成型。它综合了机械工程、激光技术、材料科技、CAD等先进技术,可以自动、直接、快速、精准地将设计意图转变为具有一定功能的原型(包括铸造工艺中的砂型等)或直接制作零部件。该技术又称为三维叠层成型、三维打印成型技术。本文着重介绍了叠层制造(AM)技术与砂型铸造技术的完美结合,使传统的砂型铸造工艺展现出生机与活力,从而有效地提高砂型制作的生产效率。比如,可依据计算机图形数据制作复杂形状的砂型(泥芯)等。同时,评估了上述两种工艺结合的优点、特征以及待解决的课题。     

铸造仿真技术的现状与今后的课题

计算机技术早已有效应用于铸造仿真技术,作为数字化的铸造CAE(计算机辅助工程)技术也被用于生产高品质铸件,可以用来精确预测缩孔等铸造缺陷、解释各种铸造工艺与现象、探索最佳操作条件等。本文就铸造CAE的核心,即铁水流动、凝固仿真的技术动向与课题做一介绍,同时介绍最近人们关注的型芯及主体铸型的砂型造型仿真技术的研究动向。     

FDM工艺成型体力学性能的数值分析

3D打印技术是一系列快速原型成型技术的统称,它是一种以数字模型文件为基础,通过逐层打印的方式来制造物体的技术。FDM工艺是目前3D打印技术中使用最广泛的工艺,该工艺成型产品的力学强度主要取决于打印参数的设置。研究使用FDM工艺打印的ABS材料制品的力学性能与打印参数(包括打印层厚度、沉积纤维宽度和纤维铺设角度)之间的复杂关系,使用试验设计法确定了FDM产品的力学强度与打印参数间的定量关系,为使用3D打印技术直接制造功能性产品提供了理论支持。     

3D打印技术在铁路行业的应用

3D打印技术是一种快速成型技术,应用该技术可对许多部件进行低成本的结构改进,并使之更快地投入使用,从而解决部件供应紧张的问题,显著提高相关系统的可用性。西门子交通公司(Siemens Mobility)在工业3D打印方面拥有丰富的经验,被德国技术检验协会(TüV Sü d)认证为"增材制造服务的工业供应商",其建立的全球互联工业3D打印机网络使用户能够跨越国界限制,快速获取所需备件。文章将介绍该公司在工业3D打印方面取得的成果及其应用。     

冻结铸型铸造法的开发

传统的铸造行业深受粉尘、振动、异臭、噪声等问题的困扰,属脏、险、累的3K作业。本文介绍日本前川制作所开发成功的冻结铸型（砂型）铸造法。该铸造法是在制作砂型的工序中,使用水（利于环保）作粘结剂,通过冻结其里面的水制成砂型的施工方法。文中介绍了该铸造法的特点、特性和施工工序。评估了环境、成本等因素,还例举了应用实例。     

3D 打印技术在铁路行业的应用

增材制造,也称3D打印,是一种新兴的快速成型技术,可解决设备零件供应紧张问题,显著提高相关系统的可用性,目前已在铁路行业逐步应用推广。文章将介绍奥地利联邦铁路公司(?BB)在3D打印技术应用方面的实践与经验。     

金属3D打印技术在轨道交通装备领域的应用研究现状

金属增材制造(3D打印)被认为是整个增材制造体系中最具价值的技术,其技术难度大,但具备传统铸锻焊制造方法无法达到的轻量化、一体化、无模制造的优点。同时,其成型零部件性能优良,能够很大程度上满足未来轨道交通装备快速化、柔性化、绿色化、定制化制造模式以及产品轻量化、高性能的需求。文章论述了目前主流的金属增材制造技术研究进展及其在轨道交通装备零部件制造和修复中的应用研究现状,并对该技术存在的问题以及在轨道交通装备领域的应用前景进行了展望。     

叠层成型与机械加工相融合的金属3D打印技术

三维叠层成型的基本原理是"分层制造,逐层叠加"。它可与熔模铸造技术相结合,快速地制造金属铸件,也可直接制作铸模来生产铸件,从而有效提升生产率。日本Sodick公司开发的0PM20L设备,采用的是利用激光照射实现叠层成型及利用切削工具进行机械加工的金属3D打印技术。本文介绍了通过有效利用激光与切削加工的特点,实现高精度与高品质加工的实例。     

3D打印在轨道交通领域的研究现状及展望

目前,轨道交通行业正在以构建快速、柔性制造模式和开发轻量化、绿色化产品为目标,积极探索将3D打印技术应用于产品备品备件、车辆铸件产品用铸型以及复杂高性能结构件的开发和制造过程中。文中分析了主流3D打印技术的技术特色和用途,归纳了现阶段轨道交通领域3D打印技术的应用研究工作,并对急需解决的关键问题以及应用前景进行了展望。     

三维打印成型技术的现状与应用前景

三维打印成型技术又称为三维叠层成型或增材制造技术,是指借助于先进科技手段创造占有一定空间、富有立体感的物体形象。该技术是现代机械制造工艺进步的产物,已经过30余年的艰难曲折的发展历程,曾经几度辉煌。文章介绍了三维打印成型技术的发展过程、现状及其工作原理,着重阐述了采用激光熔融法(SLM),以及采用电子束叠层装置进行金属等材料三维成型的实用方法,评价了上述工艺的优点、待解决课题,从一个侧面展示了该技术的美好应用前景。     

立体光固化成型技术在机车零部件设计与铸造中的应用

文章通过分析和总结立体光固化技术在机车零部件设计开发和铸造产业中的应用,阐述了以SLA为代表的3D打印技术与现代制造业的紧密结合,给机车零部件设计开发和铸造工艺的制定提供了新的思路和快捷途径。     

3D打印技术应用在轨道结构领域的探索

3D打印作为一种增材制造技术,因其具有无需模具、支持个性化及复杂结构成型、节省材料等优势,逐渐受到关注并开始应用于医疗、航空航天等领域。铁科院铁建所轨道工程事业部于2015年创建了三维打印实验室,制定了在轨道工程领域探索3D打印技术应用的研究规划,提出从辅助研发、辅助制造、结构优化和改善现有结构性能等4个方面开展研究。应用3D打印技术辅助轨道结构研发和零部件制造已经取得了初步成效;在优化设计方面进行了初步尝试;在改善现有结构性能方面提出了2个研究方向。     

铸造CAE在薄壁铸铁件上的应用

近年来,随着环保法规的日趋严格,铸造零部件也在推进薄壁化、形状复杂化。哪怕是耐热铸铁制作的排气系统构件,也有同样的趋势。为了制造高质量无缺陷铸件,利用铸造CAE(铸造计算机辅助工程)进行工艺研究是必不可少的。文章介绍了有效应用铸造CAE技术的现状及其课题,列举了应用实例。     

Replicast CS技术研究进展及展望

概述了Replicast CS法中泡沫模样制备、制壳技术、失模及焙烧技术、负压振动紧实等关键技术研究进展,并分析了Replicast CS工艺存在的问题,展望了Replicast CS工艺发展方向,提出将反重力铸造技术应用到Replicast CS工艺中,形成一种新的适合复杂薄壁铝镁合金精密铸件生产的复合成型工艺。     

3D打印技术在铁路制动系统的应用进展

首先简要回顾了3D打印技术在国内、外的研究进展,然后介绍了典型的3D打印方法在铁路制动系统的实际应用情况,最后对其在铁路系统的应用前景进行了展望。     

磁型铸造

一、原理磁型铸造法是根据粒状铁磁性物质(如铁丸等),在磁场中能互相吸引的道理造型的。即用电磁场“粘结”铁丸,包住气化模构成铸型——磁型,浇注时,气化模主要变成气体排出,液态金属取代其位置,凝固成铸件。其原理如图所示。二、磁型铸造工艺过程 (1) 制模:制造铸件模型(即气化模),并在模型表面涂上涂料; (2) 造型:向砂箱内加部分铁丸,做成“砂床”。把模型放入砂箱,加满铁丸,并适     

3D打印技术制作解剖病理模型在外科解剖教学及临床中的应用

3D打印(3D Printing)技术在现代制造业中有着广泛的应用,在医疗行业中的应用也开始快速普及。3D打印技术通过CT(Computed Tomography,电子计算机断层扫描)或MRI(Magnetic Resonance Imaging,磁共振成像)等医学影像学数据,重建人体三维的数字化模型,并将这些模型打印成具体的实物,可供外科医生及医学生分析病情、设计手术方案、进行手术方案演练等,有很强的临床实用价值。     

基于电弧焊接的金属3D打印机的开发

日本武藤工业公司与东京农工大学共同研究,开发出采用普通电弧焊接的新型金属3D打印机。其在造型速度、造型物强度、成本方面带来较大的改善。文章介绍了该3D打印装置的基本原理、概况、性能以及应用实例,指出了本装置为普及3D打印机技术打下了良好基础。     

铸造仿真系统CAPCAST~的开发与最新发展动向

铸造仿真技术通过计算机的应用及数字化CAE(计算机辅助工程)技术被应用于各种铸造工艺、各种铸造现象的解释、铸造缺陷的预测、最佳操作条件的探索等诸多方面。文章主要围绕铸造CAE的核心技术,着重介绍了金属液流动仿真、凝固、缺陷预测仿真、变形仿真等新技术的应用与发展动向,论述了存在的问题及今后的发展前景。