間接製造現狀及其發展趨勢
鑄造成形是獲得金屬零部件的一種重要而又廣泛的技術方式，在傳(chuan) 統的鑄造工業(ye) 中大多包含模具製造的工序，而模具設計、開發和修正是一個(ge) 漫長而昂貴的過程，3D打印技術中的快速原型（RapidPrototyping）技術可以有效解決(jue) 這一問題而獲得大量應用。其中，代表性的技術包括選區激光燒結（SLS）、激光立體(ti) 光固化（SLA）和樹脂微滴噴射（3DP）技術。采用選擇性激光燒結技術可以省去模具製造過程，直接用來製作酚醛樹脂覆膜砂鑄型、熔模芯殼等產(chan) 品，用於(yu) 澆注金屬零部件產(chan) 品；激光立體(ti) 光固化技術是通過特定波長的激光光束來固化光敏樹脂的成形方式，具備成形自由度高、製件粗糙度低、尺寸精度好的特點，用來製作剛性高分子模具，強度可達50MPa，適用於(yu) 呋喃樹脂砂、水玻璃砂及潮模砂的砂型翻模製造，模具壽命和尺寸精度水平可滿足小批量鑄造產(chan) 品的生產(chan) ，且製造時間和成本低於(yu) 傳(chuan) 統金屬模具；樹脂微滴噴射技術采用陣列噴頭動態控製的方式，獲得了較快的麵層掃描速度，適用於(yu) 呋喃樹脂自硬砂型的高效率製造。
覆膜砂型的激光燒結機理和應用技術已基本完善，我國最早開展選取激光燒結覆膜砂研究的機構有華中科技大學、西安交通大學等高校，國內(nei) 此類設備的開發、銷售企業(ye) 主要有武漢濱湖機電技術產(chan) 業(ye) 有限公司、北京易加三維科技有限公司和北京隆源自動成型係統有限公司，上述3個(ge) 公司的設備在鑄造企業(ye) 和科研院所裝機量最大，應用也最為(wei) 廣泛。
激光立體(ti) 光固化技術最早起源於(yu) 美國，3D Systems公司始終保持這一技術的領先優(you) 勢，我國西安交通大學等高校對光敏數值材料和技術機理的研究較為(wei) 透徹，國內(nei) 蘇州中瑞機電科技有限公司、北京易加三維科技有限公司、上海聯泰科技有限公司均開發出了性價(jia) 比較高的工業(ye) 應用設備，適用於(yu) 模型製造等行業(ye) 領域。
美國Exone公司和德國Voxeljet公司是樹脂微滴噴射技術商業(ye) 化應用的推動者和領導者；國內(nei) ，廣東(dong) 峰華卓立科技股份有限公司推出了相似的技術裝備，並實現了原材料的開源使用，具有較高的使用性價(jia) 比體(ti) 驗，已實現在國際、國內(nei) 鑄造企業(ye) 的銷售；寧夏共享集團購置了多台套Exone設備用於(yu) 智能鑄造生產(chan) 線的搭建，並開展了原材料和裝備國產(chan) 化的工作，已實現大型化呋喃樹脂微滴噴射3D打印機的穩定運行。
上述快速原型技術的成熟度水平已完全滿足鑄型的快速開發需求，設備、原材料銷售和技術服務正處於(yu) 市場爆發期，如中國中車、廣西玉柴機器集團有限公司、江淮汽車等大型的裝備製造企業(ye) 均已建立起了基於(yu) 3D打印技術的砂型快速製造服務單元，行業(ye) 內(nei) 麵向鑄件快速開發服務的小型公司也在逐漸增多。
值得注意的是，目前的快速原型技術是通過省去或節省模具開發時間來加快鑄造產(chan) 品開發速度，僅(jin) 適合於(yu) 多品種、小批量鑄件產(chan) 品開發和鑄造工藝快速定型，尚不能與(yu) 傳(chuan) 統鑄造工業(ye) 的大規模生產(chan) 模式相競爭(zheng) 。從(cong) 目前的技術現狀和應用案例來看，各種服務於(yu) 鑄型開發的3D打印技術各有利弊。選擇性激光燒結覆膜砂技術的設備價(jia) 格較合理，獲得的覆膜砂鑄型適用範圍較廣，可廣泛應用於(yu) 鑄鋼、鑄鐵及有色合金鑄造領域，但製造效率較低；激光立體(ti) 光固化技術獲得的鑄造模具在強度和壽命方麵還不能與(yu) 傳(chuan) 統金屬材質模具相競爭(zheng) ，且高溫性能差的特性限製了其在覆膜砂型熱成形工藝上的應用；樹脂微滴噴射技術雖然效率相對較高，但核心器件陣列噴頭的壽命較短，更換成本高，且僅(jin) 適用於(yu) 呋喃樹脂砂作為(wei) 原材料，難以滿足高品質鑄件生產(chan) 要求。
筆者認為(wei) ，鑄型的適用範圍和設備製造效率能否有效兼顧，是影響3D打印技術在鑄造批量化生產(chan) 模式中獲得應用的關(guan) 鍵因素。目前，可動態關(guan) 閉的大功率半導體(ti) 激光器技術已實現實質性突破，未來各研究機構和製造企業(ye) 會(hui) 開發出陣列掃描燒結酚醛覆膜砂材料的設備，並實現低維護成本下寬幅應用砂型的高速製造，能真正使 3D 打印成為(wei) 傳(chuan) 統鑄造的必備工序。
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