隨著3D打印行業(yè)的日益壯大，也引起了不少其他行業(yè)巨頭的注意，有些已經(jīng)介入3D打印行業(yè)，而有些正在趕來的路上。最近，玻璃大王曹德旺也將業(yè)務(wù)延伸到了3D打印領(lǐng)域，旗下的采礦公司準(zhǔn)備在海南建設(shè)7萬噸/年3D打印砂生產(chǎn)線。

2021年7月20日，海南省文昌市自然資源和規(guī)劃局發(fā)布了關(guān)于《海南文昌市高端鑄造砂及3D打印砂生產(chǎn)線項目建設(shè)工程設(shè)計方案》批前公示。

海南文昌市高端鑄造砂及3D打印砂生產(chǎn)線項目位于文昌市龍樓鎮(zhèn)赤筠山良村、全美村境內(nèi)，所涉及的土地證號為文國用（2008）第W1500627號，總用地面積66666.67平方米（折合100畝）。建設(shè)單位為海南文昌福耀硅砂有限公司。

其中所提到的建設(shè)單位海南文昌福耀硅砂有限公司，法人為曹德旺先生。公司股東為福耀玻璃工業(yè)集團(tuán)股份有限公司和福耀（香港）有限公司。

鑄造砂型3D打印技術(shù)優(yōu)勢及發(fā)展趨勢

鑄造砂型3D打印技術(shù)

增材制造（又稱3D打?。┦且?strong>數(shù)字模型為基礎(chǔ)，將材料逐層堆積制造出實體物品的新興制造技術(shù)，實現(xiàn)了制造方式從等材、減材到增材的重大轉(zhuǎn)變，改變了傳統(tǒng)制造的理念和模式，體現(xiàn)了信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與先進(jìn)材料技術(shù)、數(shù)字制造技術(shù)的密切結(jié)合。

增材制造產(chǎn)業(yè)是先進(jìn)制造業(yè)的重要組成部分，與傳統(tǒng)的減材制造方式相比，增材制造擁有制造復(fù)雜的物品而不增加成本、產(chǎn)品多樣化而不增加成本、無需組裝、零時間交付等眾多優(yōu)點，尤其適合制造形狀復(fù)雜的、定制化的、追求輕量化的零部件。3D打印技術(shù)作為目前最具前景的智能化制造技術(shù)之一，在國務(wù)院2015年發(fā)布的《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)中國制造2025的通知》中明確提出將增材制造技術(shù)（3D打?。┳鳛閲抑攸c戰(zhàn)略任務(wù)。

3DP成型方法是典型的粉末（顆粒）材料3D打印技術(shù)，該技術(shù)最早由美國麻省理工大學(xué)于1989年在US5204055A1這篇專利中提出，其采用的方法利用噴頭噴射液體粘結(jié)劑，粘結(jié)鋪設(shè)在粉床上的粉末成形。

鑄造用工業(yè)級3DP打印設(shè)備主要采用了3DP工藝，通過打印頭將粘結(jié)劑“印刷”在均勻平鋪的砂子上面，其基本的工作原理如圖1所示：

圖 1 ：3DP打印原理圖

首先利用相關(guān)軟件將零件模型進(jìn)行切片處理，將零件模型切割成0.1mm-1mm的切片（根據(jù)工藝確定）。工作箱底板與工作箱側(cè)面是分離的。工作開始，頂升系統(tǒng)將工作箱底板推至最高層，距離工作箱頂部一層切片的高度，鋪砂器橫向運動覆蓋過整個工作箱，使得工作箱底部均勻鋪滿砂子，打印頭縱向運動，按照程序要求在特定的區(qū)域釋放粘結(jié)劑，依次完成一層的打印工作；一層打印結(jié)束后，頂升系統(tǒng)下降切片高度，重復(fù)上一次的打印工作，直至頂升系統(tǒng)降低最低限位，工作箱填滿，整個打印工作結(jié)束。打印完成后，工作箱內(nèi)零件與砂子整體取出，吹去砂子，即可得到零件成品。

鑄造砂型3D打印技術(shù)特點及優(yōu)勢

國家大力倡導(dǎo)綠色、智能化，對于傳統(tǒng)鑄造，特別是中小型鑄造企業(yè)來說想要生存下去，必須尋求轉(zhuǎn)型升級，鑄造3D打印設(shè)備無疑是最佳解決方案。3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)鑄造工藝相結(jié)合，加快了航空航天、柴油發(fā)動機等領(lǐng)域關(guān)鍵零件的開發(fā)與制造；3D打印砂芯是鑄件產(chǎn)品開發(fā)的最佳手段，是快速交貨的最佳保證，也是特定小批量生產(chǎn)的最佳經(jīng)濟方式；3D打印與傳統(tǒng)模具制造工藝結(jié)合，能夠提高復(fù)雜模具的冷卻效率，減少產(chǎn)品缺陷，縮短制造周期，大幅降低制造成本。優(yōu)勢具體如下：

縮短鑄造生產(chǎn)流程

鑄件工藝直接從三維圖形數(shù)據(jù)制造出復(fù)雜的砂型，變革了傳統(tǒng)使用模具、制型、造型的鑄造方法，如圖2。

圖 2：3D打印、傳統(tǒng)鑄造流程對比

提高鑄件質(zhì)量，提升生產(chǎn)效率

此工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品精度高，砂型和砂型快速一體成形，大幅縮短了產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)周期。

設(shè)計靈活，節(jié)約成本，降低制造難度

此工藝具有靈活的修改模型設(shè)計等優(yōu)勢，對提高產(chǎn)品精度，降低砂鐵比效果突出，特別適用于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜鑄件的生產(chǎn)。

以人為本，綠色鑄造，智能鑄造

大幅改善鑄造現(xiàn)場環(huán)境，降低工人勞動強度；機器換人，人力成本大幅下降；典型數(shù)字化制造，大幅提高鑄造生產(chǎn)的智能化水平，如圖3。

圖 3：砂型3D打印車間

造增材制造技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

鑄造增材制造技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用對鑄造行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級、鑄造智能制造及未來鑄造智能工廠的建設(shè)將產(chǎn)生變革性的意義，影響深遠(yuǎn)。

鑄造砂型3D打印技術(shù)發(fā)展趨勢

3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)鑄造工藝相結(jié)合，助推航空航天、大型船運、汽車模具等領(lǐng)域關(guān)鍵零件的快速研發(fā)，隨著國內(nèi)鑄造砂型3D打印技術(shù)的發(fā)展，一方面縮小，甚至已追趕上國外該領(lǐng)域的技術(shù)，同時，國內(nèi)相關(guān)企業(yè)也在不斷探索該行業(yè)新的發(fā)展方向，力求提前布局，在新興技術(shù)上實現(xiàn)彎道超車，通過對該領(lǐng)域發(fā)展的研究，關(guān)于未來發(fā)展提出了以下幾點參考建議：

多元化發(fā)展

隨著越來越多的企業(yè)接受并認(rèn)可鑄造砂型3D打印技術(shù)，不同的行業(yè)、不同大小規(guī)模的企業(yè)，都結(jié)合自己的應(yīng)用提出了自己的需求，比如成型尺寸大小，打印效率，原材料回收利用，設(shè)備無人值守等問題，各企業(yè)必須做好市場調(diào)研，結(jié)合自身技術(shù)優(yōu)勢，有針對性地提前研發(fā)，以應(yīng)對多樣化的市場需求。

C端定制化需求

隨著技術(shù)的發(fā)展，鑄造砂型3D打印邁出傳統(tǒng)的鑄造行業(yè)，在文創(chuàng)、沙盤、考古復(fù)原等領(lǐng)域也展現(xiàn)了一定的勢頭，未來可以繼續(xù)探索、開拓在C端市場的應(yīng)用。

降本增效

鑄造砂型3D打印技術(shù)逐步成熟并被大范圍應(yīng)用，國外設(shè)備及技術(shù)主導(dǎo)的地位也在不斷被削弱，國內(nèi)的設(shè)備也逐步占據(jù)主導(dǎo)地位，逐步邁向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，各領(lǐng)域也在開始逐步成本及打印效率問題。如何降本增效，真正能被大眾所接受，將是鑄造砂型3D打印設(shè)備相關(guān)企業(yè)需要思考的問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]李曉燕.3DP成形技術(shù)的機理研究及過程優(yōu)化[D].同濟大學(xué).2006.

[2] 張渝.3D打印技術(shù)及其在快速鑄造成形中的應(yīng)用[J].鑄造技術(shù),2016,37(4):759-764.

[3]馬濤，李哲，程勤等.3D打印技術(shù)在砂型鑄造領(lǐng)域的應(yīng)用前景淺析[J]. 現(xiàn)代鑄鐵,2019,(2):38-51.

[4]史玉升.3D打印技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展[J].機械設(shè)計與制造工程,2016,45(2):11-16.

文章來源：共享3D打印

隨著3D打印行業(yè)的日益壯大，也引起了不少其他行業(yè)巨頭的注意，有些已經(jīng)介入3D打印行業(yè)，而有些正在趕來的路上。最近，玻璃大王曹德旺也將業(yè)務(wù)延伸到了3D打印領(lǐng)域，旗下的采礦公司準(zhǔn)備在海南建設(shè)7萬噸/年3D打印砂生產(chǎn)線。

2021年7月20日，海南省文昌市自然資源和規(guī)劃局發(fā)布了關(guān)于《海南文昌市高端鑄造砂及3D打印砂生產(chǎn)線項目建設(shè)工程設(shè)計方案》批前公示。

海南文昌市高端鑄造砂及3D打印砂生產(chǎn)線項目位于文昌市龍樓鎮(zhèn)赤筠山良村、全美村境內(nèi)，所涉及的土地證號為文國用（2008）第W1500627號，總用地面積66666.67平方米（折合100畝）。建設(shè)單位為海南文昌福耀硅砂有限公司。

其中所提到的建設(shè)單位海南文昌福耀硅砂有限公司，法人為曹德旺先生。公司股東為福耀玻璃工業(yè)集團(tuán)股份有限公司和福耀（香港）有限公司。

鑄造砂型3D打印技術(shù)優(yōu)勢及發(fā)展趨勢

鑄造砂型3D打印技術(shù)

增材制造（又稱3D打?。┦且?strong>數(shù)字模型為基礎(chǔ)，將材料逐層堆積制造出實體物品的新興制造技術(shù)，實現(xiàn)了制造方式從等材、減材到增材的重大轉(zhuǎn)變，改變了傳統(tǒng)制造的理念和模式，體現(xiàn)了信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與先進(jìn)材料技術(shù)、數(shù)字制造技術(shù)的密切結(jié)合。

增材制造產(chǎn)業(yè)是先進(jìn)制造業(yè)的重要組成部分，與傳統(tǒng)的減材制造方式相比，增材制造擁有制造復(fù)雜的物品而不增加成本、產(chǎn)品多樣化而不增加成本、無需組裝、零時間交付等眾多優(yōu)點，尤其適合制造形狀復(fù)雜的、定制化的、追求輕量化的零部件。3D打印技術(shù)作為目前最具前景的智能化制造技術(shù)之一，在國務(wù)院2015年發(fā)布的《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)中國制造2025的通知》中明確提出將增材制造技術(shù)（3D打?。┳鳛閲抑攸c戰(zhàn)略任務(wù)。

3DP成型方法是典型的粉末（顆粒）材料3D打印技術(shù)，該技術(shù)最早由美國麻省理工大學(xué)于1989年在US5204055A1這篇專利中提出，其采用的方法利用噴頭噴射液體粘結(jié)劑，粘結(jié)鋪設(shè)在粉床上的粉末成形。

鑄造用工業(yè)級3DP打印設(shè)備主要采用了3DP工藝，通過打印頭將粘結(jié)劑“印刷”在均勻平鋪的砂子上面，其基本的工作原理如圖1所示：

圖 1 ：3DP打印原理圖

首先利用相關(guān)軟件將零件模型進(jìn)行切片處理，將零件模型切割成0.1mm-1mm的切片（根據(jù)工藝確定）。工作箱底板與工作箱側(cè)面是分離的。工作開始，頂升系統(tǒng)將工作箱底板推至最高層，距離工作箱頂部一層切片的高度，鋪砂器橫向運動覆蓋過整個工作箱，使得工作箱底部均勻鋪滿砂子，打印頭縱向運動，按照程序要求在特定的區(qū)域釋放粘結(jié)劑，依次完成一層的打印工作；一層打印結(jié)束后，頂升系統(tǒng)下降切片高度，重復(fù)上一次的打印工作，直至頂升系統(tǒng)降低最低限位，工作箱填滿，整個打印工作結(jié)束。打印完成后，工作箱內(nèi)零件與砂子整體取出，吹去砂子，即可得到零件成品。

鑄造砂型3D打印技術(shù)特點及優(yōu)勢

國家大力倡導(dǎo)綠色、智能化，對于傳統(tǒng)鑄造，特別是中小型鑄造企業(yè)來說想要生存下去，必須尋求轉(zhuǎn)型升級，鑄造3D打印設(shè)備無疑是最佳解決方案。3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)鑄造工藝相結(jié)合，加快了航空航天、柴油發(fā)動機等領(lǐng)域關(guān)鍵零件的開發(fā)與制造；3D打印砂芯是鑄件產(chǎn)品開發(fā)的最佳手段，是快速交貨的最佳保證，也是特定小批量生產(chǎn)的最佳經(jīng)濟方式；3D打印與傳統(tǒng)模具制造工藝結(jié)合，能夠提高復(fù)雜模具的冷卻效率，減少產(chǎn)品缺陷，縮短制造周期，大幅降低制造成本。優(yōu)勢具體如下：

縮短鑄造生產(chǎn)流程

鑄件工藝直接從三維圖形數(shù)據(jù)制造出復(fù)雜的砂型，變革了傳統(tǒng)使用模具、制型、造型的鑄造方法，如圖2。

圖 2：3D打印、傳統(tǒng)鑄造流程對比

提高鑄件質(zhì)量，提升生產(chǎn)效率

此工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品精度高，砂型和砂型快速一體成形，大幅縮短了產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)周期。

設(shè)計靈活，節(jié)約成本，降低制造難度

此工藝具有靈活的修改模型設(shè)計等優(yōu)勢，對提高產(chǎn)品精度，降低砂鐵比效果突出，特別適用于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜鑄件的生產(chǎn)。

以人為本，綠色鑄造，智能鑄造

大幅改善鑄造現(xiàn)場環(huán)境，降低工人勞動強度；機器換人，人力成本大幅下降；典型數(shù)字化制造，大幅提高鑄造生產(chǎn)的智能化水平，如圖3。

圖 3：砂型3D打印車間

造增材制造技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

鑄造增材制造技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用對鑄造行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級、鑄造智能制造及未來鑄造智能工廠的建設(shè)將產(chǎn)生變革性的意義，影響深遠(yuǎn)。

鑄造砂型3D打印技術(shù)發(fā)展趨勢

3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)鑄造工藝相結(jié)合，助推航空航天、大型船運、汽車模具等領(lǐng)域關(guān)鍵零件的快速研發(fā)，隨著國內(nèi)鑄造砂型3D打印技術(shù)的發(fā)展，一方面縮小，甚至已追趕上國外該領(lǐng)域的技術(shù)，同時，國內(nèi)相關(guān)企業(yè)也在不斷探索該行業(yè)新的發(fā)展方向，力求提前布局，在新興技術(shù)上實現(xiàn)彎道超車，通過對該領(lǐng)域發(fā)展的研究，關(guān)于未來發(fā)展提出了以下幾點參考建議：

多元化發(fā)展

隨著越來越多的企業(yè)接受并認(rèn)可鑄造砂型3D打印技術(shù)，不同的行業(yè)、不同大小規(guī)模的企業(yè)，都結(jié)合自己的應(yīng)用提出了自己的需求，比如成型尺寸大小，打印效率，原材料回收利用，設(shè)備無人值守等問題，各企業(yè)必須做好市場調(diào)研，結(jié)合自身技術(shù)優(yōu)勢，有針對性地提前研發(fā)，以應(yīng)對多樣化的市場需求。

C端定制化需求

隨著技術(shù)的發(fā)展，鑄造砂型3D打印邁出傳統(tǒng)的鑄造行業(yè)，在文創(chuàng)、沙盤、考古復(fù)原等領(lǐng)域也展現(xiàn)了一定的勢頭，未來可以繼續(xù)探索、開拓在C端市場的應(yīng)用。

降本增效

鑄造砂型3D打印技術(shù)逐步成熟并被大范圍應(yīng)用，國外設(shè)備及技術(shù)主導(dǎo)的地位也在不斷被削弱，國內(nèi)的設(shè)備也逐步占據(jù)主導(dǎo)地位，逐步邁向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，各領(lǐng)域也在開始逐步成本及打印效率問題。如何降本增效，真正能被大眾所接受，將是鑄造砂型3D打印設(shè)備相關(guān)企業(yè)需要思考的問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]李曉燕.3DP成形技術(shù)的機理研究及過程優(yōu)化[D].同濟大學(xué).2006.

[2] 張渝.3D打印技術(shù)及其在快速鑄造成形中的應(yīng)用[J].鑄造技術(shù),2016,37(4):759-764.

[3]馬濤，李哲，程勤等.3D打印技術(shù)在砂型鑄造領(lǐng)域的應(yīng)用前景淺析[J]. 現(xiàn)代鑄鐵,2019,(2):38-51.

[4]史玉升.3D打印技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展[J].機械設(shè)計與制造工程,2016,45(2):11-16.

文章來源：共享3D打印