瀋陽鋳造研究所株式会社急速鋳造技術 3Dプリント砂型

積層造形技術は急速に発展していますが、鋳造生産に適した積層造形装置の問題を解決することが急務となっています。積層造形用の造形材料やバインダーシステムはまだ成熟しておらず、関連する標準さえも空白です。環境に優しい成形材料の開発は、鋳造工場におけるグリーン生産を実現するための重要な技術要件となっています。アルミニウムおよびマグネシウム合金の精密砂型鋳造技術に関して言えば、我が国で使用されている従来の樹脂砂型鋳造プロセスは、寸法精度、複雑さ、機械的特性、鋳物砂の洗浄の点で、航空機器製品の設計と鋳造技術の要件を満たすことができませんでした。

ハイエンド装備向け軽合金鋳造技術国家重点実験室は、瀋陽鋳造研究所有限公司を拠点としています。グリーン急速鋳造技術実験室（以下、実験室）は、国家重点実験室傘下の5つの実験室のうちの1つです。研究室の主な目標は、急速鋳造技術の応用とグリーン鋳造材料の開発に重点を置くことです。ラピッドキャスティング技術は、付加製造技術を組み合わせたもので、従来の鋳造プロセスと比較して、木型やパターンなどの製造が不要です。製造サイクルが短く、研究開発コストが低く、砂型/砂中子製造が統合されており、あらゆる複雑な形状の鋳型やプロトタイプを製造できるなどの利点があり、複雑な鋳物の全体的なニアネットシェーピングを実現できます。

現在、当研究所には複数の 3D プリンターがあり、以下の印刷サービスを提供できます。
砂型・砂中子印刷サービス
鋳造工程の設計と砂型印刷。
体系的なソリューション - 鋳造製品を直接提供します。
ワックスモデル印刷サービス。

急速砂型/砂中子を例にとると、現在、研究室にはドイツ製の voxeljet インクジェットプリンターが数台あります。このプリンターはインクジェット印刷の原理を採用しており、デジタルモデルグラフィックスに従って、まず硬化剤を混ぜた生砂の層を敷き、次に成形が必要な領域に接着剤をスプレーして部品の断面を形成し、これを連続的に繰り返して層ごとに積み重ね、最終的に必要な砂型が得られます。

3Dプリント砂型の動作原理<br /> 実験室の主な機械モデルはVX2000で、最大印刷サイズは2000mm×1000mm×1000mm、印刷解像度は≥300dpi、印刷層の厚さは0.2〜0.5mm、印刷精度は±0.3mm、印刷速度は≤45秒/層（80L /時間）です。主に砂型/砂中子3Dプリントの量産用途に使用され、アルミニウムマグネシウム合金、鋳鉄、鋳鋼などの材料で作られた鋳物に適しています。特に、単品、小ロット、ハイエンドの複雑な鋳物の製造や新製品開発に適しています。また、砂型3Dプリントバインダー、硬化剤、生砂などの原材料の開発や鋳物砂の特性の研究にも使用できます。

VX2000 3Dプリンター
VX2000 動作写真
VX2000 で印刷された複雑で大きな砂コアの例複雑なアルミニウム合金鋳物を例にとると、この製品の迅速な鋳造は 3D プリント砂型を使用することで実現され、次のような優れた利点があります。
（１）製造サイクルが短い。 3Dプリント技術は、モデルに従って砂ブロックを直接印刷できるため、金型の設計と加工プロセスが不要になり、建設期間を2か月以上短縮できます。
（２）プロセスの柔軟性が高い。鋳造開発段階では、鋳造プロセスを継続的に調整する必要があり、金型の修正は困難です。 3D プリンティングでは、プロセス改善段階で砂型データを直接変更するだけで、プロセスの研究開発効率が向上します。
（３）成形難易度を低減し、鋳物の寸法精度を向上させる。 3D プリントは、従来の分割された砂ブロックの一部を全体として印刷できるため、鋳造の寸法精度を確保しながら砂ブロックの組み立て計画を簡素化できます。
（４）砂型は通気性と崩壊性に優れている。 3Dプリントで作られた砂型は多孔性が高く、掃除が簡単なだけでなく、通気性も良く、窒息の問題を解決します。また、中空の砂型を直接プリントできるため、排気能力がさらに向上します。
最終的な複合鋳造は次のようになります。

複合アルミニウム合金鋳造の技術的背景<br /> 3Dプリンティングとも呼ばれる積層造形（AM）は、離散蓄積原理を採用し、部品の3次元データに基づいて部品を直接製造する科学技術システムです。コンピュータ支援設計、材料加工、成形技術を統合した製造技術であり、デジタルモデルファイルに基づいています。ソフトウェアとCNCシステムを使用して、押し出し、焼結、溶融、光硬化、噴霧などにより、特殊な金属材料、非金属材料、医療用バイオマテリアルを層ごとに積み重ね、物理的なオブジェクトを生成します。

出典：瀋陽鋳造研究所

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