近日，Saptarshee Mitra最近發(fā)(fā)表了一篇博士論文，“在快速鑄造廠(chǎng)中通過(guò)增材制造（通過(guò)射流粘合進(jìn)行3D打?。┥a(chǎn)(chǎn)的砂模的功能特性的實(shí)驗和數(shù)值表征?！敝鋁τ諢旌翔T造和改進(jìn)的制造金屬模具的方法，Mitra分析各種印刷參數(shù)及其對機械性能的影響。

作者以提高鑄造廠(chǎng)的生產(chǎn)(chǎn)為中心，研究了利用3D打印的一些最經(jīng)(jīng)典的優(yōu)(yōu)點(diǎn)，以完全自動(dòng)化的方式制造模具的方法，這些優(yōu)(yōu)點(diǎn)包括：價(jià)格更高，生產(chǎn)(chǎn)時(shí)間更快，原型和零件的質(zhì)(zhì)量更高。此外，由于沒(méi)有模具成本，因此該工藝特別經(jīng)(jīng)濟，并且可以考慮使用傳統(tǒng)砂型鑄造無(wú)法制造的復雜幾何形狀，3D打印機通常比其他附加技術(shù)更快，更易于使用且更便宜。也可以制造尺寸非常小的零件非常薄的鑄造砂?！，F(xiàn)代鑄造行業(yè)(yè)逐漸使用這種混合鑄造技術(shù)，因為它們使砂模成型變得容易，并具有良好的表面光潔度。

Mitra論文的目標是制造具有更高剛度和滲透性的金屬鑄模（最終用于航空航天和汽車(chē)行業(yè)(yè)），我們看到的應用受到了從汽車(chē)零件到火箭發(fā)(fā)動(dòng)機的增材制造工藝的顯著(zhù)影響，達到了重要的最終用途零件。

（a）古希臘；青銅雕像鑄造，約公元前450年，（b）歐洲早期的鐵工廠(chǎng)：約1543年，來(lái)自英國的鑄鐵大炮[4]

Mitra解釋說(shuō)：“砂型鑄造是制造業(yè)(yè)中使用最廣泛的金屬鑄造工藝，幾乎所有鑄造金屬都可以用砂型鑄造。砂鑄件的尺寸范圍從很小到很大。在現(xiàn)代工業(yè)(yè)中，通過(guò)砂型鑄造工藝制造的產(chǎn)(chǎn)品中，有一些值得注意的例子是發(fā)(fā)動(dòng)機缸體，機床底座，氣缸蓋，泵殼和閥門(mén)?！?/span>

金屬鑄造要求：

.適當?shù)腦O計

.材料的合適選擇

.生產(chǎn)(chǎn)模具和型芯的圖案

.鑄造工藝的選擇

.后期處理

.質(zhì)(zhì)量控制

采用粘結(jié)劑噴射技術(shù)的砂模三維打?。?/span>3DP）克服了傳統(tǒng)生產(chǎn)(chǎn)方法面臨的挑戰(zhàn)，例如零件復雜度和尺寸，生產(chǎn)(chǎn)時(shí)間和成本（取決于數(shù)量和零件復雜度）方面的限制，據(jù)中國3D打印網(wǎng)(wǎng)了解，任何澆鑄合金的零件設計/設計自由度都得到了優(yōu)(yōu)化。

顆粒粘合劑粘結(jié)和樹(shù)脂的示意圖

粉末粘結(jié)劑噴射工藝

檢查了一系列化學(xué)鍵合的3D打印樣品。通過(guò)燃燒失重（LOI）實(shí)驗評估粘合劑含量，同時(shí)通過(guò)標準的三點(diǎn)彎曲試驗測量機械強度。滲透率是通過(guò)“給定壓力下的樣品”中的空氣流速來(lái)衡量的。 Mitra了解到，霉菌可以在室溫下大量保存，但是樣品的滲透性確實(shí)會(huì )隨著(zhù)溫度的升高而降低。

在ExOne 3D打印機上打印配置

3D打印的3PB測試條和磁導率樣品

涉及的步驟，（a）砂模的3D打印，（b）鐵水，（c）鑄造過(guò)程 （d）與熱電偶的相應位置一起腐蝕成型。

魔猴網(wǎng)(wǎng)點(diǎn)評： 粘合劑的含量會(huì )“深刻影響”模具的強度，因此增加模具量會(huì )提高機械強度。使用X射線(xiàn)μ-CT圖像來(lái)計算不同粘合劑含量和粒度的3D打印樣品的孔隙率，孔徑，喉道尺寸和滲透率，將穩(wěn)態(tài)(tài)下預測的磁導率與層狀二氧化硅晶粒排列的實(shí)驗和分析測量結(jié)果進(jìn)行了比較。使用X射線(xiàn)CT表征的主要優(yōu)(yōu)點(diǎn)是測試的無(wú)損性質(zhì)(zhì)。計算出的磁導率可以用作金屬鑄造數(shù)值模擬的輸入，從而可以預測宏觀(guān)缺陷。

目前的發(fā)(fā)現(xiàn)代表了朝著(zhù)改進(jìn)3DP砂模的傳質(zhì)(zhì)預測的方向邁出的一步。但是，應使用變化的平均粒徑對這種經(jīng)(jīng)過(guò)加砂處理的砂模的滲透性進(jìn)行進(jìn)一步表征，以檢查本模型的收斂性。

來(lái)源：中國3D打印網(wǎng)(wǎng)