3D打印在砂型铸造中的应用

发布者:匿名 2019-01-16 浏览量:2311

克莱尔·斯科特 | 6小时前 | 3D打印 |

 

采用3D打印模具(左)和传统铸芯(传统型芯和模具)的复杂铸造(右)

砂型铸造是一项历史悠久的技术,但它正在通过增材制造进行改造。3D打印砂模允许高度几何复杂的铸件,在题为“ 铸造用3D打印砂模的复杂性经济 ”的论文中,一组研究人员概述了在砂型铸造中使用增材制造的好处:

· 结构元素如周期晶格的整合,以优化重量与强度

· 结构包含独特的功能,如浮雕部件号和/或生产历史的其他细节

· 生成新铸造应用的复杂几何形状以前无法实现

在本文中,研究人员描述了一种复杂性评估工具,该工具对CAD模型进行评分,以确定基于切片和2D几何评估的最经济的铸造方法。三种可能的结果包括传统的砂型铸造采用AM的砂型铸造和两种混合的传统铸造烧瓶中的3D打印芯。

研究人员解释说:开发了四种算法,这些算法都是从切片每个基准STL文件开始,每层进行分析,从而在所有层中产生平均复杂性。” “对于每个部件的三个取向重复该过程,并且结果被平均,包括:未旋转的壳体,旋转的壳体在X轴上90度并且在Y轴上旋转90度。完成旋转以检测相对于取向的复杂性偏差。对于每个方向,分别计算来自所有层的复杂度数,然后将总数除以与所选切片数无关的平均值的层数。

 

针对每个基准铸件显示算法AD的复杂性因子值。E表示外观。

算法A是最简单的,并且总结了针对每个层检测到的轮廓的数量。算法BA类似,不同之处在于,不是增加等值线的总和,而是计算比率并将其加到运行总和上。算法C将轮廓的数量相加,但也包括充分凹陷的凹陷缺陷的总和。算法D是其他算法的集合:轮廓,周长与面积的比率和凹陷缺陷的数量相加在一起。

选择了16种结构用于铸造,范围从简单的球体到陀螺仪矩阵和Voronoi镶嵌棋子的复杂性。通过复杂性软件运行不同的铸件,并将得到的数据与先前工作分配的复杂性分数进行比较,其中分数是手动生成的并且与关于哪个铸造过程最合适的决定很好地相关。

在四种算法中,算法D给出的值提供了与作者的直觉以及明显的极端情况一致的决策边界(球体作为简单的情况或者陀螺矩阵用于只能投射的情况)在3D打印的帮助下,据研究人员称。

这种分层复杂因子与传统铸造制造方法的已知复杂因子相比较,并显示出类似的结果,但不需要传统方法的设计知识,研究人员表示。复杂性和数量的经济性表现为传统的铸造工具方法,然后与三种涉及增材制造的方法进行比较。

研究人员提出了四种选择:

· 传统制造(传统制造):制造模具/核心的传统减法工艺。

· 3D砂印刷(3DSP):模具和型芯的完整砂印。

· 3D砂印刷芯(3DSPC):三维砂芯印刷和传统图案制作,用于模具上下拉动。

· FDM图案制作(FDMP):传统的芯制作和3D打印,使用硬模式的熔融沉积建模,用于传统模具制造,具有更快的模具制造的优点。

 

最经济的方法取决于所制造零件的复杂性和数量。例如,对于空气制动器,无论复杂程度如何,3DSP都是最具成本效益的。但是,对于数量为100或更高的更复杂的对象或对象,3DSPC是最具成本效益的。对于低复杂度的铸件,FDMP是最佳选择,而对于数量为1,0003DSPC而言,它是最具成本效益的全系列复杂性。

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