Le moulage en sable par impression 3D est une méthode de moulage innovante qui intègre la technologie d'impression 3D et le processus traditionnel de moulage en sable. Cet article décrit son principe, ses avantages, son processus et ses domaines d'application, en mettant l'accent sur ses performances exceptionnelles en matière de liberté de conception, de cycle de production, de précision et de qualité, de rentabilité et de protection de l'environnement. Cette technologie de moulage avancée permet à de nombreuses industries d'innover dans la fabrication de pièces complexes, ce qui revêt une grande importance dans la production industrielle moderne.

théorie

Le moulage en sable imprimé en 3D est basé sur un modèle numérique tridimensionnel. Tout d'abord, des matériaux de sable spéciaux (généralement du sable résineux contenant un liant, etc.) sont empilés couche par couche conformément aux informations de section transversale du modèle à l'aide d'un équipement d'impression 3D, et le moule de sable (y compris les moules de sable supérieur et inférieur, les noyaux, etc. Ensuite, le métal liquide est versé dans la cavité formée par le moule en sable et, après refroidissement et solidification du métal liquide, le moule en sable est retiré pour obtenir la pièce de métal moulée souhaitée.

flux de travail

1. Modélisation 3DLe modèle de coulée est con?u à l'aide d'un logiciel professionnel de modélisation 3D (par exemple SolidWorks, UG, etc.), en tenant compte des exigences du processus de coulée, telles que les plans de joint, les pentes de dépouille, les surépaisseurs d'usinage, etc., puis le modèle est converti dans un format de fichier adapté à l'impression 3D (par exemple, le format STL).
2. Impression sur sableLes matériaux d'impression (sable et liant) sont chargés dans le silo de l'équipement d'impression 3D et, sous le contr?le de l'ordinateur, la buse pulvérise sélectivement le liant sur la couche de sable en fonction des données de la section transversale du modèle, de sorte que les particules de sable sont collées les unes aux autres et s'accumulent couche par couche pour former le modèle de sable. Une fois l'impression terminée, le modèle de sable est soumis à un post-traitement approprié, tel que l'élimination des particules de sable en excès et le renforcement des parties faibles.
3. Préparation de la couléeLes moules en sable imprimés sont assemblés et placés dans l'équipement de coulée afin de préparer le métal liquide pour la coulée. Dans le même temps, le matériau métallique brut est fondu et traité pour atteindre la température de coulée appropriée et répondre aux exigences en matière de composition.
4. Moulage et refroidissementLe métal liquide traité est versé lentement dans la cavité du moule en sable afin de s'assurer que le métal liquide remplit entièrement la cavité. Après la coulée, on laisse le métal liquide refroidir et se solidifier naturellement.
5. Décapage et post-traitementAprès refroidissement des pièces moulées, le moule en sable est retiré par vibration, sablage, découpage, etc. pour obtenir les pièces moulées. Les pièces moulées sont ensuite nettoyées, polies, traitées thermiquement, usinées et soumises à d'autres processus de post-traitement afin de répondre aux exigences de qualité du produit final.

tranchant

1. Grande liberté de conception

Capacité de moulage de structures complexesLe moulage en sable traditionnel permet de fabriquer des formes complexes, telles que des cavités internes, des canaux courbes, des surfaces fa?onnées et d'autres structures du moule en sable, en raison des limites de la technologie de fabrication des moules, il est difficile à réaliser ou extrêmement co?teux. L'impression 3D de moulage en sable peut être basée sur un modèle tridimensionnel numérique, permettant d'imprimer facilement et avec précision une variété de formes complexes de sable, pour la production de pièces moulées avec une structure complexe. Par exemple, les canaux de refroidissement complexes des pales de moteur d'avion, les pièces automobiles à structure interne fine, etc. peuvent être réalisés par impression 3D de sable.

PersonnalisationL'impression 3D de moulage en sable présente un avantage unique pour la production de petits lots et de moulages personnalisés. Elle peut être basée sur les exigences spécifiques du client, concevoir et imprimer rapidement le sable correspondant, afin de répondre aux besoins individuels des différents clients, d'éviter la fabrication traditionnelle de moules, qui nécessite l'ouverture du moule, la réparation du moule et d'autres processus fastidieux, ce qui réduit considérablement le cycle de production des produits personnalisés.

2. Réduction de la durée du cycle de production: :

Simplification du processus de fabrication des moulesLe processus de conception, de fabrication et de mise en service des moules prend souvent beaucoup de temps et de main-d'?uvre. L'impression 3D pour le moulage en sable s'appuie directement sur le modèle numérique pour l'impression, sans qu'il soit nécessaire de fabriquer des moules, ce qui élimine le lien avec la fabrication des moules et réduit considérablement l'ensemble du cycle de production 25.

Itération et modification rapidesL'impression 3D pour le moulage en sable : Au stade du développement et de la conception du produit, s'il s'avère que la conception du moulage doit être modifiée, le moulage en sable traditionnel nécessite de refaire le moule, ce qui est co?teux et prend beaucoup de temps. Le moulage en sable par impression 3D nécessite uniquement de modifier le modèle numérique sur l'ordinateur, puis de réimprimer le modèle en sable, ce qui permet de réaliser rapidement des itérations et des modifications de la conception et d'accélérer le processus de développement du produit45.

3. Amélioration de la précision et de la qualité: :

Grande précision dimensionnelleLa technologie d'impression 3D permet de contr?ler avec précision la taille et la forme des moules en sable, de réduire les écarts dimensionnels des pièces coulées dus aux erreurs de fabrication des moules, à l'ajustement des surfaces de séparation et à d'autres problèmes, et d'améliorer la précision dimensionnelle des pièces coulées. La surface lisse du moule en sable imprimé améliore la qualité de la surface du moulage final et réduit la charge de travail liée au traitement ultérieur4.

Bonne qualité interneLe moulage en sable par impression 3D permet d'obtenir une étanchéité uniforme du modèle de sable, d'éviter le relachement local, le piégeage du sable et d'autres défauts susceptibles de se produire dans le moulage en sable traditionnel, et d'améliorer la qualité interne des pièces moulées. En même temps, grace à un contr?le précis, le processus de solidification du moulage peut être optimisé pour réduire la génération de défauts tels que les trous de rétraction et le relachement de la rétraction.

4. rentabilité: :

Utilisation élevée des matériauxLe moulage en sable imprimé en 3D est une impression à la demande, qui n'utilise que les matériaux nécessaires, évitant ainsi le gaspillage de matériaux dans la fabrication traditionnelle des moules. De plus, au cours du processus d'impression, la distribution des matériaux peut être contr?lée avec précision en fonction de la structure et des exigences de résistance du moule en sable, ce qui améliore encore l'utilisation des matériaux.

Réduction des co?ts de main-d'?uvreLe moulage en sable traditionnel nécessite un grand nombre d'opérations manuelles, telles que la fabrication de moules, le moulage en sable, la réparation de moules, etc. Le moulage en sable par impression 3D s'appuie principalement sur des équipements automatisés pour l'impression, ce qui réduit considérablement l'implication de la main-d'?uvre et les co?ts de main-d'?uvre. Parallèlement, elle réduit également les erreurs et les incertitudes liées aux opérations manuelles et améliore la stabilité et la cohérence de la production.

5. vert: :

Réduction des émissions de déchetsLe moulage en sable traditionnel produit une grande quantité de déchets lors de la fabrication des moules et du traitement du sable, tels que les matériaux de moulage mis au rebut, les déchets de sable, etc. Le moulage en sable par impression 3D produit moins de déchets et les matériaux restants peuvent être recyclés, conformément aux exigences de la protection de l'environnement.

Amélioration de l'environnement de productionLe procédé de moulage en sable par impression 3D ne nécessite pas l'utilisation de grandes quantités de réactifs et de liants chimiques, ce qui réduit la pollution de l'environnement et les risques pour la santé de l'opérateur. Parallèlement, la méthode de production automatisée réduit également la production de poussière et de bruit, améliorant ainsi l'environnement de production.

Domaines d'application

AérospatialeLes pièces en acier inoxydable sont utilisées dans la fabrication d'aubes de moteurs aéronautiques, de disques de turbines, de composants structurels d'avions et d'autres pièces complexes, afin de répondre aux exigences de haute résistance, de légèreté et de haute performance.

industrie automobileProduction de blocs moteurs, de culasses, de bo?tiers de transmission et d'autres composants, en particulier pour les moteurs à haute performance et les nouveaux modèles d'automobiles dotés de composants structurels complexes.

L'énergieApplication dans la fabrication de composants clés pour les turbines à gaz, les équipements de production d'énergie, etc. afin d'améliorer les performances et la fiabilité des composants.

Domaine des dispositifs médicaux: Fabrication de dispositifs médicaux personnalisés, tels que des implants orthopédiques et des prothèses dentaires, pour répondre aux besoins individuels des patients.

résumés

Le moulage en sable imprimé en 3D, en tant que technologie de moulage avancée, combine les avantages de l'impression 3D et du moulage en sable traditionnel. Elle présente d'excellentes performances en matière de conception, de cycle de production, de qualité, de co?t et de protection de l'environnement, et apporte de nouvelles idées et méthodes pour la fabrication industrielle moderne. Avec le développement et l'amélioration continus de la technologie, le moulage de sable par impression 3D devrait être largement utilisé dans davantage de domaines et promouvoir la production industrielle dans le sens d'une plus grande efficacité, d'une plus grande précision et d'un plus grand respect de l'environnement.