FDM 3D打印，竟然被他們用來(lái)做精密鑄造

據(jù)南極熊了解，不久前，國(guó)內(nèi)三家企業(yè)聯(lián)合發(fā)布了“3D打印+精密鑄造”的新應(yīng)用，在全球范圍內(nèi)向客戶提供小批量、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的金屬零部件制造服務(wù)。這是一場(chǎng)由兩位3D打印的行業(yè)守夜人主導(dǎo)的革命性轉(zhuǎn)型，預(yù)示著一次由3D打印技術(shù)帶來(lái)的新的飛躍：從制作樣件向制造最終零部件，從單一樣件制作向小規(guī)模多批次生產(chǎn)、甚至大批量生產(chǎn)進(jìn)軍。
下面是一個(gè)非常燃的視頻

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△視頻：FDM 3D打印+精密鑄造（本視頻展示的工藝方法已經(jīng)申請(qǐng)全球?qū)＠?qǐng)勿侵權(quán)）

主要工藝概括：
數(shù)據(jù)從南京壹千零壹號(hào)的綜合云制造平臺(tái)上傳，發(fā)送到1001號(hào)核心工廠中的工業(yè)級(jí)FDM（FFF）核心生產(chǎn)線，運(yùn)用PolyMaker最新研制的PolyCast材料和PolySmooth技術(shù)，打印出工業(yè)臘件，然后送入鑫宇精工的自動(dòng)化精密鑄造生產(chǎn)線，最終得到完全符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的金屬零部件。
在不遠(yuǎn)的將來(lái)，三家企業(yè)將聯(lián)合推出國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的無(wú)塵精密鑄造車間，將新技術(shù)和傳統(tǒng)工藝緊密地結(jié)合，為3D打印技術(shù)尋找一片新的“藍(lán)海”。

第一步.3D打印
利用FDM3D打印機(jī)，使用PolyCast材料打印樣件，PolyCast是一款新型的專門(mén)用于鑄造工藝的3D打印材料，它有著極其優(yōu)異的3D打印性能，即使不對(duì)打印機(jī)的底板進(jìn)行加熱，這款材料也不會(huì)出現(xiàn)翹邊的現(xiàn)象，樣件的底板和支撐都可以很容易地被剝離，而且對(duì)PolyCast材料的層間附著，進(jìn)行了優(yōu)化處理。這樣就可以簡(jiǎn)單、高效地拆除支撐和底板，大大加快了生產(chǎn)的過(guò)程

第二步.表面拋光
材料打印完成后你可以對(duì)樣件進(jìn)行拋光處理，這里采用的是和材料配套的拋光設(shè)備PolySher，PolyCast是PolyMaker材料譜系中的第二款可以進(jìn)行拋光的線材。這種通過(guò)霧化拋光來(lái)打磨表面層紋的方法，極大地簡(jiǎn)化了后處理過(guò)程，也為接下來(lái)要進(jìn)行的精密鑄造工序，提供了有保障的零件表面質(zhì)量。

第三步.制殼
當(dāng)樣件的打印和拋光工序都完成以后，移步到精密鑄造生產(chǎn)車間，開(kāi)始蠟樹(shù)的制作，為下一個(gè)制造流程制殼做準(zhǔn)備，現(xiàn)在用于熔模鑄造的殼體模具，就可以開(kāi)始制作了。

首先，需要把樣件浸沒(méi)到漿狀的液體中，鑄造車間采用的是一整套全自動(dòng)的制殼裝置系統(tǒng)，它能確保樣件在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，獲得均勻分布的表面涂層，在對(duì)這個(gè)工件完成一系列不同粘稠程度的漿液浸潤(rùn)之后，工件表面將會(huì)形成第一層殼體，第一層殼體是至關(guān)重要的，在澆鑄過(guò)程中它是高溫金屬溶液的接觸面。

下一步樣件會(huì)經(jīng)過(guò)沾砂的工序，這是一種以細(xì)硅砂為主的混合物，沾砂可以強(qiáng)化模具的堅(jiān)固程度，同時(shí)縮短鑄造的干燥時(shí)間。樣件完全干燥以后，會(huì)隨著生產(chǎn)線往復(fù)循環(huán)，進(jìn)入下一個(gè)傳送帶，它將再一次進(jìn)行掛漿和沾砂的工序。

上述這個(gè)過(guò)程會(huì)持續(xù)重復(fù)，直到殼體的壁厚達(dá)到我們預(yù)期的效果，比方說(shuō)，進(jìn)行不銹鋼鑄造的殼體厚度需要達(dá)到30mm。整個(gè)制殼的過(guò)程將會(huì)持續(xù)2天時(shí)間，樣件也會(huì)穿梭在車間的傳送矩陣中，等待干燥之后再次重復(fù)。

現(xiàn)在模具要開(kāi)始加熱的過(guò)程了，當(dāng)窯爐內(nèi)達(dá)到900攝氏度時(shí)，就可以使樣件的模種得到完全汽化。汽化后留下來(lái)的殼體，就是用來(lái)澆鑄金屬的模具，這也就意味著，先前采用3D打印制作的樣件，會(huì)在這個(gè)過(guò)程中焚燒殆盡，這是PolyCast材料的一大工程特點(diǎn)，它在高溫環(huán)境下的汽化程度可以完全媲美傳統(tǒng)的失蠟鑄造，PolyCast有超常的流速，不會(huì)出現(xiàn)殼體內(nèi)的材料殘留現(xiàn)象。模具殼體的內(nèi)部得到完全凈化以后，它就可以從窯爐中移走，并進(jìn)行自然冷卻的過(guò)程，模具會(huì)進(jìn)行沖洗，以根除殘留雜質(zhì)的可能性，最終，我們得到了一個(gè)接觸表面光滑的模具殼體。

第四步.鑄造
然后，這個(gè)殼體將再次被加熱，澆鑄的金屬是不銹鋼。利用電磁感應(yīng)加熱設(shè)備，連續(xù)改變磁場(chǎng)誘發(fā)渦電流，將不銹鋼融熔成為液體渦流產(chǎn)生的熱效應(yīng)，將從金屬內(nèi)部發(fā)起融熔的過(guò)程，這種方式?jīng)]有使用直接的加熱源，大幅降低了混入雜質(zhì)的可能性，任何表面的浮渣和雜質(zhì)都會(huì)刮去或焚盡。

當(dāng)不銹鋼將被加熱到1612攝氏度而模具則加熱到1300攝氏度的時(shí)候澆鑄過(guò)程就可以開(kāi)始了，把模具從窯爐中移走，抬掛到熔爐的下面，這時(shí)，操作人員將融熔的不銹鋼溶液，灌入殼體模具中澆灌結(jié)束，這個(gè)件將被放置在傳送機(jī)上，進(jìn)行自然冷卻的過(guò)程。

冷卻后，不銹鋼鑄件就可以從模具中剝離了，這個(gè)剝離的過(guò)程將用到氣動(dòng)千斤頂，用千斤頂震碎外部的殼體，使鑄件和模具分離，最后，不銹鋼鑄件的澆鑄口和冒口也將被切除，形成最終的鑄件產(chǎn)品，南京1001工廠擁有目前國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的智能化工業(yè)級(jí)FFF 3D打印集群，可以同時(shí)3D打印上百個(gè)PolyCast材料模種。

在3D打印和拋光工藝結(jié)束以后，這些模種樣件將會(huì)直接送往精密鑄造車間與精密鑄造實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，這意味著，我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了3D打?。荑T造工藝的規(guī)?；a(chǎn)，這種工藝的最大制造尺寸為450x450x450mm，南京1001工廠目前正在研發(fā)超大型的3D打印設(shè)備，將蠟?zāi)Ｖ圃斓某叽鐢U(kuò)展到1米以上。

我們來(lái)感受一些鑄造的應(yīng)用案例，比方說(shuō)，我們利用3D打印制作了渦流風(fēng)扇的模種，相較于傳統(tǒng)的失蠟法鑄造，大大縮短了交貨周期，采用3D打?。荑T造，你已經(jīng)看到了傳統(tǒng)鑄造工藝?yán)锵災(zāi)ｋA段被淘汰的可能性，而于對(duì)復(fù)雜的幾何體零件，以及個(gè)性化制造，我們的制造方式具有更深遠(yuǎn)的意義，設(shè)計(jì)師和工程師們能夠憑借這項(xiàng)技術(shù)，去探索和推動(dòng)自由鑄造形態(tài)的邊界。