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産業(yè)用3Dプリンター、積層造形、積層造形サービス

3Dプリンティング技術(shù)による高速砂型鋳造の手引き

2024年11月27日付、駐日歐州委員會代表部からの書簡

製造業(yè)に変化の波が押し寄せる中、特に砂型鋳造の分野では、3Dプリンティング技術(shù)が従來の製造方法に徐々に取って代わりつつある。3Dプリンティング技術(shù)を通じて、生産効率を大幅に向上させるだけでなく、複雑な部品の製造を?qū)g現(xiàn)することができます。本稿では、3Dプリンティング技術(shù)を使って迅速な砂型鋳造を?qū)g現(xiàn)する方法について詳しく説明する。

I. 3Dプリンターによる砂型鋳造の利點

従來の砂型鋳造は、手作業(yè)で鋳型を作ることが多く、時間と労力がかかり、作業(yè)者の熟練度を必要とするプロセスでした。対照的に、3Dプリント砂型鋳造では、デジタルモデルから直接砂型を生成するため、次のような利點があります:

生産効率の向上鋳型を作る必要がなく、砂のパターンを直接印刷し、生産時間を大幅に短縮します。
高い設(shè)計柔軟性従來のプロセスでは難しかった複雑な構(gòu)造も実現(xiàn)できる。
高精度デジタル製造は、製品の一貫性と正確性を保証します。
費用対効果小ロット生産や、より経済的なカスタマイズのニーズに適しています。

II.プロセスフローの詳細(xì)

1.デジタルモデルの準(zhǔn)備

まず、CADソフトを使って部品の3Dモデルを設(shè)計し、以下の最適化を行った:

鋳造プロセスの要件を考慮する適切な収縮マージンを加える。

鋳造システムとライザーの設(shè)計金屬流體のスムーズな流れを確保。

金型充填?凝固シミュレーション解析の実施鋳物の品質(zhì)と性能を予測する。

モデル構(gòu)造の最適化印刷の実行可能性を確保する。

2.プリントデバイスの選択

砂のパターンを3Dプリントする技術(shù)として、市場には主に2つの技術(shù)がある:

選択的レーザー焼結(jié)(SLS)精密部品に適しています。

バインダー?ジェット大型鋳物に適しています。設(shè)備選定時に考慮すること:

プリントサイズ部品サイズに適した裝置を選択する。

印刷精度設(shè)計要件が満たされていることを確認(rèn)する。

生産効率生産要件に応じて選択。

素材の互換性デバイスが必要な印刷物に対応していることを確認(rèn)してください。

3.材料の準(zhǔn)備

砂の印刷材料は主に以下を含む:

特殊鋳物砂均一な粒子徑と良好な流動性。

ボンディング剤砂の強(qiáng)度を確保する。

觸媒硬化を促進(jìn)します。材料の選択は鋳物の品質(zhì)に直接影響し、特定の用途シナリオに比例して最適化する必要があります。

4.印刷工程管理

印刷工程では、以下の點に注意する必要がある:

印刷室の溫度と濕度のコントロール印刷環(huán)境が安定していることを確認(rèn)してください。

砂の均一な散布砂型の緻密化を確実にする。

バインダー投與量の調(diào)整砂の強(qiáng)度を確保する。

硬化時間コントロール硬化の過不足は避ける。

5.後処理工程

サンドパターンは、印刷が完了した後に実施する必要がある:

緩い砂を取り除く滑らかな表面を確保すること。

強(qiáng)度テスト砂型が鋳造圧力に耐えられることを確認(rèn)する。

寸法検査設(shè)計仕様に準(zhǔn)拠していることを確認(rèn)する。

表面処理鋳物の表面品質(zhì)を向上させる。

注湯を待つプリント砂型
注湯を待つプリント砂型
3Dプリンティング 砂型鋳造 金屬鋳造
3Dプリント砂型鋳造金屬鋳造
アルミニウム3Dプリンティング砂型鋳造
アルミニウム3D印刷砂型鋳造:ブランク部品

III.品質(zhì)管理ポイント

キャスティングの質(zhì)を保証するためには、焦點を絞る必要がある:

1. 砂型の品質(zhì)管理

圧縮試験砂の密度が高いことを確認(rèn)する。

圧縮強(qiáng)度試験砂型が鋳造圧力に耐えられることを確認(rèn)する。

通気性チェック鋳物の気孔を防ぐ。

寸法精度の検証設(shè)計要件に確実に準(zhǔn)拠すること。

2. 鋳造工程管理

注湯溫度モニタリング金屬的な液體の流れを確保する。

注湯スピードコントロール砂型に金屬性の液體がかからないようにする。

冷卻條件のコントロール鋳物を均一に冷卻する。

離型タイミングの判斷鋳物の変形を避ける。

IV.よくある問題と解決策

砂のひび割れ

ラショナルバインダーの配合が不適切であったり、硬化が不十分であったりした場合。

タックル硬化パラメーターを最適化するための比率の調(diào)整。

寸法偏差

ラショナル印刷パラメータが不適切に設(shè)定されているか、材料が収縮しています。

タックル収縮を補(bǔ)正するための印刷パラメータの最適化。

表面品質(zhì)の悪さ

ラショナル不適切な砂の粒度や不均一な砂の散布。

タックル適切な砥粒の選択と砂の敷設(shè)工程の改善。

V. 応用への展望

3Dプリンティング砂型鋳造技術(shù)は急速に進(jìn)化しており、將來的には以下の分野で重要な役割を果たすだろう:

航空宇宙部品の製造高精度で複雑な構(gòu)造のニーズに対応。

自動車産業(yè)向け試作部品の開発研究開発サイクルを短縮する。

建設(shè)機(jī)械用主要部品の生産生産性を高める。

アートキャスティングとその他のパーソナライゼーション複雑なデザインの実現(xiàn)

結(jié)語

3Dプリンティング砂型鋳造技術(shù)は、伝統(tǒng)的な製造業(yè)と現(xiàn)代のデジタル技術(shù)が深く融合した産物であり、生産効率を向上させるだけでなく、製品革新の新たな可能性を提供する。技術(shù)の継続的な進(jìn)歩に伴い、このプロセスは広く、より多くの分野で使用されます。この技術(shù)を使用する企業(yè)は、完全に自分のニーズを考慮する必要があり、適切な機(jī)器やプロセスパラメータを選択し、実際には、その利點を最大限に発揮するために、継続的な最適化と改善、。

よくある質(zhì)問

砂型3Dプリントの原理とは?

砂3Dプリンティングの原理は、3次元デジタルモデルを固體の砂パターンに変換する製造方法である。具體的には、3Dプリント裝置を使用して砂の粉末の層を作り、それを特定のバインダーや硬化剤で結(jié)合させて、複雑な內(nèi)部構(gòu)造を持つ砂型を形成する。その後、砂型を乾燥または硬化させ、その後の鋳造工程に対応できる強(qiáng)度を持たせる。

この技術(shù)の利點は、迅速かつカスタマイズされた小ロット生産のニーズに応え、鋳造工程に効率と品質(zhì)をもたらすことである。

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