La fundición en arena con impresión 3D es un método de fundición innovador que integra la tecnología de impresión 3D y el proceso tradicional de fundición en arena. Este documento describe su principio, ventajas, proceso y áreas de aplicación, centrándose en su excelente rendimiento en la libertad de dise?o, ciclo de producción, la precisión y la calidad, la rentabilidad y la protección del medio ambiente verde. Esta tecnología de fundición avanzada para muchas industrias para traer la innovación en la fabricación de piezas complejas, en la producción industrial moderna es de gran importancia.

teoría

La fundición de arena impresa en 3D se basa en un modelo digital tridimensional. En primer lugar, los materiales de arena especiales (normalmente arena de resina que contiene aglutinante, etc.) se apilan capa por capa de acuerdo con la información de la sección transversal del modelo utilizando equipos de impresión 3D, y se imprime el molde de arena (incluidos los moldes de arena superior e inferior, los núcleos, etc.). A continuación, se vierte el líquido metálico en la cavidad formada por el molde de arena y, una vez que el líquido metálico se ha enfriado y solidificado, se retira el molde de arena para obtener la pieza de fundición metálica deseada.

flujos de trabajo

1. Modelado 3DEl modelo de fundición se dise?a utilizando software profesional de modelado en 3D (por ejemplo, SolidWorks, UG, etc.), teniendo en cuenta los requisitos del proceso de fundición, como las superficies de separación, las pendientes de desmoldeo, los márgenes de mecanizado, etc., y, a continuación, el modelo se convierte a un formato de archivo adecuado para la impresión en 3D (por ejemplo, formato STL).
2. Impresión en arenaLos materiales de impresión (arena y aglutinante) se cargan en el silo del equipo de impresión 3D y, bajo el control del ordenador, la boquilla pulveriza selectivamente el aglutinante sobre la capa de arena de acuerdo con los datos de la sección transversal del modelo, de modo que las partículas de arena se adhieren entre sí y se acumulan capa a capa para formar el modelo de arena. Una vez finalizada la impresión, el modelo de arena se somete a un tratamiento posterior adecuado, como la eliminación del exceso de partículas de arena y el refuerzo de las partes débiles.
3. Preparación para la fundiciónLos moldes de arena impresos se montan y se colocan en el equipo de fundición para preparar el metal líquido para la fundición. Al mismo tiempo, la materia prima metálica se funde y se trata para alcanzar la temperatura de colada y los requisitos de composición adecuados.
4. Fundición y refrigeraciónVerter lentamente el metal líquido tratado en la cavidad del molde de arena para asegurarse de que el metal líquido llena completamente la cavidad. Tras la colada, el metal líquido se deja enfriar y solidificar de forma natural.
5. Limpieza de la arena y tratamiento posteriorFundición: Una vez enfriadas las piezas fundidas, se retira el molde de arena mediante vibración, chorro de arena, corte, etc. para obtener las piezas fundidas. A continuación, las piezas fundidas se limpian, pulen, someten a tratamiento térmico, se mecanizan y otros procesos de postratamiento para cumplir los requisitos de calidad del producto final.

vanguardia

1. Gran libertad de dise?o

Capacidad de moldeo de estructuras complejasLa fundición de arena tradicional en la fabricación de formas complejas, tales como con cavidades internas, canales curvos, superficies en forma y otras estructuras del molde de arena, por las limitaciones de la tecnología de fabricación de moldes, es difícil de lograr o extremadamente alto costo. La fundición de arena de impresión 3D se puede basar en el modelo digital tridimensional, fácil y precisa imprimir una variedad de formas complejas de arena, para la producción de piezas de fundición con estructura compleja ofrece una posibilidad. Por ejemplo, los complejos canales de refrigeración de las palas de los motores de aviación, las piezas de automoción con estructura interna fina, etc., pueden realizarse mediante la fundición en arena por impresión 3D.

PersonalizaciónLa fundición en arena con impresión 3D tiene una ventaja única para la producción de algunos lotes peque?os y piezas de fundición personalizadas. Puede basarse en los requisitos específicos del cliente, dise?ar e imprimir rápidamente la arena correspondiente, para satisfacer las necesidades individuales de los diferentes clientes, para evitar las necesidades tradicionales de fabricación de moldes para abrir el molde, la reparación del molde y otros procesos engorrosos, lo que reduce en gran medida el ciclo de producción de productos personalizados.

2. Reducción del tiempo del ciclo de producción::

Simplificación del proceso de fabricación de moldesLa fundición de arena tradicional requiere la producción de moldes, que luego se utilizan para fabricar el modelo de arena, y el proceso de dise?o, fabricación y puesta en marcha de los moldes a menudo lleva mucho tiempo y mano de obra. Y la impresión 3D de fundición en arena directamente basado en el modelo digital para la impresión, sin necesidad de hacer moldes, eliminando el vínculo de la fabricación de moldes, lo que reduce en gran medida todo el ciclo de producción 25.

Repetición y modificación rápidasEn la fase de desarrollo y dise?o del producto, si se descubre que es necesario modificar el dise?o de la pieza fundida, la fundición en arena tradicional requiere volver a fabricar moldes, lo que resulta costoso y lleva mucho tiempo. La fundición en arena mediante impresión 3D sólo requiere modificar el modelo digital en el ordenador y volver a imprimir el modelo en arena, lo que permite iterar y modificar rápidamente el dise?o, acelerando el proceso de desarrollo del producto45.

3. Mayor precisión y calidad::

Gran precisión dimensionalLa tecnología de impresión 3D puede controlar con precisión el tama?o y la forma de los moldes de arena, reduciendo la desviación dimensional de las piezas fundidas causada por errores de fabricación del molde, ajuste de la superficie de separación y otros problemas, y mejorando la precisión dimensional de las piezas fundidas. La superficie lisa del molde de arena impreso mejora la calidad de la superficie de la pieza fundida final y reduce la carga de trabajo de procesamiento y tratamiento posterior4.

Buena calidad internaEl proceso de fundición en arena mediante impresión 3D puede lograr una estanqueidad uniforme del patrón de arena, evitando el aflojamiento local, el atrapamiento de arena y otros defectos que pueden producirse en la fundición en arena tradicional, y mejorando la calidad interna de las piezas fundidas. Al mismo tiempo, mediante un control preciso, se puede optimizar el proceso de solidificación de la pieza fundida para reducir la generación de defectos como agujeros de contracción y aflojamiento por contracción.

4. rentabilidad::

Alto aprovechamiento del materialEl molde de arena impreso en 3D se imprime bajo demanda, utilizando únicamente los materiales necesarios, lo que evita el desperdicio de materiales de la fabricación tradicional de moldes. Además, durante el proceso de impresión, la distribución de los materiales puede controlarse con precisión en función de los requisitos de estructura y resistencia del molde de arena, lo que mejora aún más el aprovechamiento del material.

Reducción de los costes laboralesLa fundición en arena tradicional requiere un gran número de operaciones manuales, como la fabricación de moldes, el moldeo en arena, la reparación de moldes, etc., con elevados costes de mano de obra. Mientras que la fundición en arena con impresión 3D se basa principalmente en equipos automatizados para la impresión, lo que reduce en gran medida la participación de mano de obra y disminuye los costes laborales. Al mismo tiempo, también reduce los errores e incertidumbres provocados por la operación manual, y mejora la estabilidad y consistencia de la producción.

5. verde::

Reducción de las emisiones de residuosFundición en arena: La fundición en arena tradicional produce una gran cantidad de residuos en el proceso de fabricación de moldes y procesamiento de arena, como materiales de molde desechados, arena residual, etc., lo que provoca cierta contaminación del medio ambiente. La fundición en arena con impresión 3D produce menos residuos, y los materiales restantes pueden reciclarse, en consonancia con los requisitos de protección ecológica del medio ambiente.

Mejora del entorno de producciónEl proceso de fundición en arena con impresión 3D no requiere el uso de grandes cantidades de reactivos y aglutinantes químicos, lo que reduce la contaminación medioambiental y los riesgos para la salud de los operarios. Al mismo tiempo, el método de producción automatizado también reduce la generación de polvo y ruido, mejorando el entorno de producción.

ámbitos de aplicación

Aeroespacial: Se utiliza en la fabricación de álabes de motores aeronáuticos, discos de turbina, componentes estructurales de aeronaves y otras piezas complejas, para cumplir los requisitos de alta resistencia, peso ligero y alto rendimiento.

industria del automóvilFabricación de bloques de motor, culatas, cajas de transmisión y otros componentes, especialmente para motores de alto rendimiento y nuevos dise?os de automóviles con componentes estructurales complejos.

EnergíaAplicación en la fabricación de componentes clave para turbinas de gas, equipos de generación de energía, etc. para mejorar el rendimiento y la fiabilidad de los componentes.

Dispositivos médicosFabricación de dispositivos médicos personalizados, como implantes ortopédicos y prótesis dentales, para satisfacer las necesidades de cada paciente.

resúmenes

La fundición en arena impresa en 3D, como tecnología de fundición avanzada, combina las ventajas de la impresión en 3D y la fundición en arena tradicional. Presenta un excelente rendimiento en cuanto a dise?o, ciclo de producción, calidad, coste y protección medioambiental, y aporta nuevas ideas y métodos para la fabricación industrial moderna. Con el desarrollo y la mejora continuos de la tecnología, se espera que la fundición en arena con impresión 3D se utilice ampliamente en más campos y promueva la producción industrial en la dirección de una mayor eficiencia, precisión y respeto por el medio ambiente.