3Dプリントに基づく高速鋳造ソリューション

出典: Additive Cloud
鋳造はかけがえのない地位を持つ産業基盤産業です。現在、我が国には約26,000社の鋳造会社があり、その鋳物の年間生産量は世界の総生産量の約半分を占めています。数ある鋳造方法の中でも、砂型鋳造は最も一般的な製造方法であり、砂型鋳造で生産される製品は全鋳造品の90％以上を占めています。しかし、従来の砂型鋳造法では、次のような問題がありました。

A●労働集約度が高く、労働環境が悪く、労働力不足で、労働者の採用と維持が困難であることは一般的な現象です。

B●金型製作コストが高く、サイクルが長いため、多品種少量生産のニーズを満たすことが困難です。

C● 複雑な幾何学的形状の金型を製造する場合、密度と精度が低くなり、その後の加工の難易度が高くなります。

付加製造技術 (3D プリント) は、従来の準備プロセスの制約を打ち破ります。コンピューター支援設計の助けを借りて、デジタルモデルに基づいて、離散/積み重ねの原理を使用して、部品の 3 次元モデルを複数の 2 次元セクションに分割し、それらのセクションを重ね合わせて 3 次元エンティティに積み重ねます。現在、この技術は砂型鋳造の分野に適用されており、業界のニーズにちょうど合っています。

A●手作業に代えて、すべての成形工程を比較的密閉されたボックス内で実行し、印刷工程中に粉塵が発生しないため、作業環境が大幅に改善され、重労働が軽減されます。

B●金型製作工程を省略することで生産コストを節約できるだけでなく、製品試作のスピードと柔軟性も向上します。

C● 製品サイズの精度を向上させ、砂型のサイズを制御する能力を高め、ハイテク労働者への依存を減らし、製品の品質を向上させます。これにより、サイズの問題による後続の製品廃棄率が減少するだけでなく、後続の鋳造製品処理の効率も向上します。

航空、宇宙、造船、新エネルギー車などの分野が高性能、高信頼性、低コストに向けて発展し続けるにつれて、ますます多くの部品やコンポーネントが高強度、軽量、複雑になる傾向があり、多くの分野で積層造形技術の応用が促進されています。

Shared Intelligent Equipment Co., Ltd.は、Shared Groupの50年以上の鋳造経験を頼りに、2012年に鋳造3Dプリントの産業応用研究に注力し始めました。これまでに、10種類以上の鋳造砂型3Dプリント装置を独自に開発し、全国に5つの鋳造3Dプリントインテリジェントモデル工場を設立しました。過去 10 年間の工業生産において、当社は軍事産業、航空宇宙、エンジン、ロボット、コンプレッサーなどの分野の顧客にサービスを提供してきました。

シェアードサービスが提供されているさまざまな業界での代表的な適用事例を見てみましょう。

1 エンジンフライホイールハウジング

製品重量: 50-100kg

製品の難点：主な構造は大きく平らな薄壁（7mm）で、部品が厚いため、気泡や保冷不良などの欠陥が発生しやすいです。

解決策: 傾斜注入プロセスと大きな平面での複数の排気ポイントを使用して、良好な充填を確保します。

3Dプリントのリードタイム: 15日

2 スクリューコンプレッサーハウジング

製品重量：約1トン

製品の難しさ：内部空洞構造が複雑、局所構造が厚く、収縮や緩みが発生しやすい、加工や穴あけ箇所が多い

解決策：厚くて大きな部品を隔離し、強力な急冷対策を講じ、特殊な溶解プロセス（CE4.4〜4.5、△T≤3）を使用して同時凝固を実現する

型代：木型70万元

成形サイクル: 50日

3Dプリントのリードタイム: 25日

3方弁

製品重量: 15〜400kg

製品の難度：内部の流路サイズの精度が高く、継ぎ目などの欠陥が発生しないこと。本体（コア付近）をサンプリングして金属組織測定を行い、球状化率が90％以上、グラファイトボールの数が100以上であること。

解決策: ランナーコアは、寸法精度を確保し、コアアセンブリの継ぎ目などの欠陥を回避するために、完全なコアとして製造されます。金属組織学的要件を満たすために、長期接種剤と特殊な球状化剤が使用されます。

金型費用：金型50万元

成形サイクル: 90日

3Dプリントのリードタイム: 15日

4 内燃機関

製品重量: 30-2000kg

製品の難しさ：製品構造が特に複雑で、溶接形式が許可されておらず、型開きコストが高く、難しく、砂コアのサイズが大きい

解決策：全体のモデリングに3Dプリントを使用し、二重層チューブ、機械本体の内部コア、複雑な内部空洞構造などの問題を解決します。最も複雑な製品でも5つの砂コアに分割するだけで済みます

コスト削減: 金型コストの20%～60%

型開きサイクル: 3～6 か月

3Dプリントの納品サイクル：最初の作品は25～30日

5 アルミニウム合金鋳造

製品重量: 2-60kg

製品の難しさ：内部の流路サイズは高精度が求められ、継ぎ目などの欠陥がないこと、構造が複雑で金型成形が難しいこと

解決策: 複雑な部分を簡素化し、複数のコアを 1 つに接続してコアの数を減らし、寸法精度を確保し、コアの継ぎ目などの欠陥を回避します。

コスト削減: 金型コストの20%～60%

成形サイクル: 20～90日

3Dプリントの納期：15～25日

3D プリント技術と伝統的な産業の統合は避けられないトレンドとなっています。砂型鋳造の分野では、3D プリント技術により、迅速で環境に優しく、多機能で、大型で複雑かつ需要の高い部品の開発と生産に新たな道が開かれました。シェアリングは、鋳造3Dプリント技術の産業応用の促進に引き続き注力し、鋳造業界の変革とアップグレードを推進していきます。

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