鹽湖特立鎂3D列印+熔模鑄造的「鎂牛」,為鎂合金「專精」製造打造樣板

2023-04-23     3D科學谷

原標題:鹽湖特立鎂3D列印+熔模鑄造的「鎂牛」,為鎂合金「專精」製造打造樣板

鎂合金的特點是:密度小(1.8g/cm3左右),強度高,彈性模量大,散熱好,消震性好,承受衝擊載荷能力比鋁合金大,耐有機物和鹼的腐蝕性能好。主要用於航空、航天、運輸、化工等工業部門。

鎂合金多用作結構件,鎂合金的鑄造水平成為其應用的關鍵。熔模鑄件有著很高的尺寸精度和表面光潔度,可減少機械加工工作,有些鑄件甚至只需要打磨、拋光餘量,不必機械加工即可使用。熔模鑄造(又稱失蠟鑄造)是很有應用前景的鎂合金成形技術。

如熔模鑄造工藝與3D列印技術相結合,為鎂合金零部件製造帶來全新可能。從理解3D列印的優勢來著眼:一是無模化,對應的優勢是作為研發試製階段的捷徑,加速疊代過程,減少研發成本;二是對產品的複雜性成本不敏感,對應的優勢是適合創新顛覆產品的設計,使得產品設計以功能實現為主導。

鎂/鋁合金產品壓鑄企業青海鹽湖特立鎂有限公司,通過voxeljet 維捷的3D列印PMMA 蠟模與熔模鑄造工藝結合,開發了國內首例鎂合金材料的精密鑄造工藝品。這一與3D列印相結合的鎂合金澆鑄工藝解決方案為未來「專精」製造、可應用領域提供了一份完美的樣板。

/ 快速、質量穩定的3D列印+熔模鑄造工藝

青海鹽湖特立鎂有限公司是一家專業從事以鎂/鋁合金產品製造的壓鑄企業,隸屬於青海鹽湖工業股份有限公司,是其全資子公司。公司成立於2010年,位於青海省西寧經濟技術開發區甘河工業園西區,擁有年產4000噸鎂/鋁合金產品壓鑄能力,根據市場需求主要從事汽車、軌道交通、航空航天、手持電動工具、3C及醫療器械等領域零部件加工製造。

特立鎂的工業產品-車用轉向柱支架

鹽湖特立鎂公司以青海鹽湖豐富的鎂資源優勢為基礎,以鹽湖工業股份公司10萬噸大規模電解金屬鎂為原料保障,發揮原料、人工、環境等優勢,由原加拿大Trimag工廠整體搬遷至國內恢復重建,工廠布局保持原加拿大工廠基本特色,傳承其先進的工藝技術,引進其高端生產設備,形成完善的鎂/鋁合金生產線。

鹽湖特立鎂的工藝鎂牛計劃命名為「鹽耕美晟」,意在「鹽湖耕耘,鎂可日成」。它的主體及底座均採用鎂合金材料製成,輕量化特點突出、環保低碳,同時具有可循環利用特性。

亮 古 銅 牛

工藝牛尺寸為:220*110*150mm

底板尺寸:220*110*20mm

工藝牛+底板重量為:2kg

玫 瑰 金 牛

工藝牛尺寸為:220*110*150mm

底板尺寸:220*110*20mm

工藝牛+底板重量為:2kg

voxeljet 維捷紅牛(PMMA列印原型)

鹽湖特立鎂在其鎂合金澆鑄工藝解決方案中應用了3D列印PMMA 蠟模。該模型是由voxeljet 維捷的粘結劑噴射3D列印設備VX1000製造的。

圖為VX1000 3D印表機的列印排布。VX1000印表機成型尺寸為1000 x 600 x 500;600方向可以排布3件;1000方向可以排布9件;列印高度420mm可排布3層,總計一箱可列印81件;列印時間為30小時,平均每件22分鐘。

特立鎂在開發「鎂牛」的前期,嘗試過多種3D 列印工藝,走過許多彎路。了解到voxeljet 維捷PMMA 3D列印蠟型工藝在歐美精密鑄造(熔模鑄造)行業已成熟應用,並廣泛用於汽車工業、航空航天、泵閥葉片等領域,抱著試試看的心情,開始了和voxeljet 維捷的合作。

通過工藝試驗,特立鎂發現通過voxeljet 維捷的技術製造的PMMA3D列印蠟型,在制殼過程中的不漲殼、灰分殘留幾乎為零,而且3D列印速度快,產能大,質量穩定,能滿足批量生產的要求。

現在,一群群高原之舟——鹽湖「鎂牛」,完美融合了鹽湖股份資源特點與特立鎂先進工藝,作為鹽湖股份「創新、進取」的工匠精神的代表和名片,步入萬千尊貴的客戶手中。

/ voxeljet 維捷熔模3D列印技術

voxeljet 維捷的粘結劑噴射3D列印技術工作原理是,先鋪一層粉末,然後使用噴嘴將粘結劑噴在需要成型的區域,讓材料粉末粘接,形成零件截面,然後不斷重複鋪粉、噴塗、粘接的過程,層層疊加,獲得最終列印出來的零件。該技術的優勢在於成型速度快、無需支撐結構,而且對於voxeljet 維捷來說,大尺寸正是他們所擅長的。

l 為小批量生產帶來經濟性

生產蠟模相當繁瑣,還需要昂貴的注蠟模具和壓蠟機。這使得小批量生產的模具成本比重過高,從而導致單價過高。這種情況下3D列印失蠟模型優勢凸顯。維捷3D印表機可以精確且高效的生產出塑料模型。這些PMMA模型(塑料模型)可以完全替代傳統蠟模,更重要的是,3D列印失蠟模型不需要模具,3D印表機基於CAD數據逐層構建模型即可。

與其他3D列印塑料材料相比,PMMA非常適合用於鑄造。其主要原因是粉末材料的負膨脹係數,在燒毀薄壁模型的過程中不會導致漲殼,從而不會導致鑄造模具的破損,不僅降低了製造中的風險,還滿足了近凈形的要求。voxeljet 維捷PMMA 3D列印蠟型工藝已在汽車工業、航空航天、泵閥葉片等領域的精密鑄造(熔模鑄造)工藝中發揮了其優勢。

3D列印葉輪熔模鑄造型芯

3D列印失蠟模型的下游工藝與傳統方式相同,首先對模型進行檢查,加澆鑄系統後給模型塗上陶瓷層,然後將模型放入爐中燒制。由於塑料模型73℃時就會軟化收縮,因此陶瓷模殼不會出現破裂,當溫度達到700℃以上塑料模具就會完全燒毀,沒有任何殘留。

無論樣件、單個零件或小批量的製造,使用3D列印技術能夠經濟快速地生產出高複雜度失蠟模型及鑄件。對於鑄造企業來說,這將帶來巨大的競爭優勢。

l 顛覆產品的設計

3D列印的最大優勢是用來製造那些傳統方式實現不了的設計,包括薄壁,複雜的形狀這樣的設計。例如在汽車領域,可以通過3D列印經過特殊設計的冷卻系統(這樣的設計通過傳統製造工藝無法製造出來),從而實現產品更高的性能。3D列印PMMA熔模與熔模鑄造工藝的結合,對應的其中一項優勢是實現顛覆性的設計。

例如,歐特克與鑄造企業在其創新工廠通過voxeljet 維捷的3D列印PMMA熔模+鎂合金熔模鑄造的方式,製造飛機的輕量化座椅結構件。該座椅部件由歐特克通過創成式設計生成,適合任何標準的商用噴氣式飛機,預計可以通過減重為航空公司節約數百萬美元的成本。

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文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-mo/44849f3592e8fd85b6ebb7d8370f779d.html