FDM 3Dプリントは実際に精密鋳造に使用されています

南極熊によると、つい最近、国内3社が共同で「3Dプリント+精密鋳造」という新たな応用を発表し、世界中の顧客に小ロット、複雑な構造の金属部品製造サービスを提供した。これは、3D プリンティングの業界監視団体 2 社が主導する革命的な変革であり、プロトタイプの作成から最終部品の製造、単一プロトタイプの生産から小規模の複数バッチの生産、さらには大量生産まで、3D プリンティング技術によってもたらされる新たな飛躍の先駆けとなります。
これはとてもエキサイティングなビデオです

△ 動画：FDM 3Dプリント+精密鋳造（この動画で紹介されているプロセス方法は国際特許を申請済みですので、侵害しないでください）

主なプロセスの概要:
データは南京1001号の統合クラウド製造プラットフォームからアップロードされ、1001号コア工場の工業グレードFDM（FFF）コア生産ラインに送信されます。PolyMakerの最新のPolyCast材料とPolySmooth技術を使用して、工業用ワックス部品が印刷され、その後、Xinyu Precisionの自動化された精密鋳造生産ラインに送られ、最終的に工業基準を完全に満たす金属部品が得られます。
近い将来、3社は共同で国内最先端の無塵精密鋳造工場を立ち上げ、新技術と従来のプロセスを密接に組み合わせて、3Dプリント技術の新たな「ブルーオーシャン」を模索します。

ステップ 1. 3D プリント<br /> FDM 3D プリンターを使用して、サンプルを PolyCast 素材で印刷しました。PolyCast は、鋳造プロセスに特化した新しいタイプの 3D 印刷素材です。3D 印刷のパフォーマンスが非常に優れています。プリンターのベースが加熱されていない場合でも、この素材は反りません。サンプルのベースとサポートは簡単に剥がすことができ、PolyCast 素材の層間接着が最適化されています。これにより、サポートとベースプレートを簡単かつ効率的に取り外すことができ、生産プロセスが大幅にスピードアップします。
ステップ2. 表面研磨<br /> 材料が印刷されたら、サンプルを研磨することができます。ここでは、材料に合った研磨装置 PolySher を使用します。PolyCast は、PolyMaker 材料シリーズで研磨可能な 2 番目のフィラメントです。霧化研磨によって表面層を研磨するこの方法は、後処理プロセスを大幅に簡素化し、その後の精密鋳造プロセスでも部品の表面品質を保証します。

ステップ3. シェルの作成<br /> サンプルの印刷と研磨の工程が完了したら、精密鋳造製造工場に移動してワックスツリーの作成を開始し、次のシェル製造工程の準備を行います。これで、精密鋳造用のシェルモールドを製造できます。
まず、サンプルをスラリー液に浸す必要があります。鋳造工場では、完全な全自動シェル製造装置システムを使用しており、均一な回転プロセス中にサンプルが均一に分散された表面コーティングを確実に得ることができます。ワークピースにさまざまな粘度のスラリーを浸透させた後、ワークピースの表面に最初のシェル層が形成されます。最初のシェル層は非常に重要です。鋳造プロセス中、それは高温の金属溶液の接触面です。
次のステップは、サンプルをサンドコーティングすることです。これは、主に細かいシリカ砂で構成された混合物です。サンドコーティングにより、鋳型の堅牢性が強化され、鋳造の乾燥時間が短縮されます。サンプルが完全に乾燥すると、生産ラインに沿って前後に循環し、次のコンベアベルトに入り、そこで再びスラリーコーティングとサンディングのプロセスが行われます。

上記のプロセスは、シェルの壁厚が期待される効果に達するまで繰り返されます。たとえば、ステンレス鋼鋳造のシェルの厚さは 30 mm に達する必要があります。貝殻作りの全工程は 2 日間続き、サンプルは工房のコンベアマトリックス内を往復し、乾燥されて再び繰り返されるのを待ちます。
これから型の加熱が始まります。窯内の温度が900℃に達すると、サンプルの型は完全に蒸発します。蒸発後に残ったシェルは金属を鋳造するための型であり、これは、以前に 3D プリントで作成されたサンプルがこのプロセスで燃え尽きることを意味します。これは、PolyCast 材料の主要なエンジニアリング機能です。高温環境での蒸発の程度は、従来のロストワックス鋳造と完全に同等です。PolyCast は並外れた流量を備えており、シェルに材料残留物はありません。鋳型シェルの内部が完全に浄化された後、窯から取り出して自然に冷却し、残留不純物の可能性を排除するために鋳型を洗浄して、最終的に滑らかな接触面を持つ鋳型シェルが得られます。

ステップ 4. キャスト<br /> このシェルは再度加熱され、金属鋳造物としてステンレス鋼が作られます。電磁誘導加熱装置を使用し、磁場を連続的に変化させて渦電流を誘導し、ステンレス鋼を溶かして液体にします。渦電流によって発生する熱効果により、金属の内部から溶解が始まります。この方法は直接熱源を使用しないため、不純物が混入する可能性が大幅に減少します。表面のスカムや不純物は削り取られるか、焼かれます。

ステンレス鋼が 1612 ℃ に加熱され、鋳型が 1300 ℃ に加熱されると、鋳造プロセスが開始されます。鋳型は窯から取り出され、炉の下に持ち上げられます。このとき、オペレーターは溶融ステンレス鋼溶液をシェル鋳型に注ぎます。注ぎ込みが完了すると、部品はコンベア上に置かれ、自然冷却されます。
冷却後、ステンレス鋼鋳物は金型から剥離することができます。この剥離プロセスでは、空気圧ジャッキを使用して外殻を粉砕し、鋳物を金型から分離します。最後に、ステンレス鋼鋳物の注入ポートとライザーも切断され、最終的な鋳造製品が形成されます。南京1001工場は、中国最大のインテリジェントな工業用FFF 3Dプリントクラスターを備えており、数百のPolyCast材料の金型を同時に3Dプリントできます。

3Dプリントと研磨工程が完了すると、これらの金型サンプルは精密鋳造工場に直接送られ、精密鋳造とシームレスに接続されます。これは、3Dプリント+精密鋳造プロセスの大規模生産を実現したことを意味します。このプロセスの最大製造サイズは450x450x450mmです。南京1001工場は現在、超大型3Dプリント設備を開発しており、ワックスモデルの製造サイズを1メートル以上に拡大しています。

鋳造の応用事例をいくつか見てみましょう。例えば、3Dプリントを使用して渦流ファンの金型を作成しました。従来のロストワックス鋳造と比較して、納期が大幅に短縮されます。3Dプリント+精密鋳造により、従来の鋳造プロセスにおけるワックス金型段階を排除できる可能性がわかりました。複雑な幾何学的部品やパーソナライズされた製造の場合、当社の製造方法はより広範囲にわたる意義を持っています。デザイナーやエンジニアは、この技術を使用して、自由な鋳造形状の限界を探求し、押し広げることができます。

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