金属的3D打印目前正在改变行业中的许多生产过程。作为铸造技术的补充和替代,3DMP工艺提供了一个以小批量经济地制造大型工件的机会。这不一定要被看作是一种竞争--增材制造机可以成为铸造厂所提供的制造工艺的理想扩展。

增材制造如何改变铸造技术?将为制造工艺提供理想扩展

速度快、成本低、质量高--这些是评估金属零件生产过程的基本标准。根据部件的数量、尺寸和复杂性以及所选金属,不同的制造工艺是合适的。近年来,增材制造工艺已经占领了新的应用领域。基于粉末的3D打印工艺的应用最为广泛。该工艺能够生产非常精细的结构,但往往在速度和尺寸上受到限制。另一个缺点是。粉末作为一种材料是非常昂贵的,其处理是一个相对复杂的过程。


3DMP作为铸造厂的替代和补充


Gefertec公司进一步开发了WAAM工艺,并通过其3DMP WAAM技术解决方案使其进入市场成熟期。电弧焊接工艺使用金属丝作为起始材料,这使得即使是大型和重型部件也可以高速打印。对于316L材料,该技术实现了高达3.6公斤/小时的构建速度。所有普通金属的线材--包括昂贵的材料,如耐腐蚀、耐热钢或镍基合金--都可以以相对较低的价格获得。这使得该工艺比基于粉末的3D打印方法明显更具成本效益。凭借这些优势,3DMP可以作为传统铸造方法的一种补充。由于不需要精心制作模型或模具,Gefertec机器可以用来快速、经济地从金属中生产出接近净成形的坯件。然后使用传统的加工方法进行最终加工,如车削和铣削--根据部件所需的表面质量,这一步在铸造后也是必要的。使用3DMP制造部件的另一个积极方面是较小的二氧化碳足迹。使用3DMP,铸造所需的大量能源可减少多达三分之二。


3DMP WAAM技术


Gefertec的3DMP WAAM技术将复杂的电弧焊接技术、用户友好的CAM软件和机床整合为一个即用型增材制造解决方案。为WAAM工艺(线弧增材制造)设计的电弧机有3轴和5轴版本,有不同的尺寸。在最大的扩展阶段,其堆积空间为3立方米,可以制造重达3000公斤的部件。所有机器都使用西门子控制,因为它们也用于机床。一个专门开发的CAM软件从工件的CAD数据中生成数据,数控系统用它来精确定位焊头。然后,机器完全自动地生产出接近净成形的工件。这使得操作非常简单,而且机器可以最佳地集成到生产环境中。


增材制造如何改变铸造技术?将为制造工艺提供理想扩展

创新的增材制造工艺能够生产出高质量的部件。材料特性与铸造部件的特性相符,甚至超过它们(见上表)。通过使用合格的工艺参数和过程中的综合监测,可以排除部件中的空洞或气孔的形成。3DMP显示了其优越性,特别是在小批量和使用难以加工或昂贵的材料时。典型的例子包括镍基合金、不锈钢或热作钢。


可行性研究作为一种服务


对大多数公司来说,采用新技术是一个很大的步骤。特别是在缺乏经验的情况下,那些负责人往往对相关的投资望而却步。因此,Gefertec在公司位于德国柏林的总部设立了一个应用中心,在其弧形机器上制造部件并提供广泛的服务。


应用中心对3DMP制造技术的使用进行可行性研究,重点是根据客户要求进行部件开发。例如,这可能包括客户对材料测试的具体要求。在这些研究之后,客户可以决定是否投资一台弧形机或将部件的3D打印外包。应用中心将研究期间获得的结果提供给客户,以实现知识的无缝转移,这使得可行性研究成为铸造厂首先详细评估新制造工艺的绝佳机会。


如果客户决定将印刷工艺外包,格菲特公司与其合同制造客户一起,根据所提供的设计图纸,提供毛坯或成品部件的合同制造。也可以选择对制造的部件进行热处理。交付时间只有几天,根据材料的不同,生产成本可降低30%。


成功的应用


Gefertec已经在几个客户项目中成功地进行了所提出的可行性研究。为德国铁路公司开展的一个项目侧重于使用3DMP工艺来制造与移动性有关的备件,这些备件不再有库存,有时交货时间极长。一个典型的部件是ICE列车转向架上所需的次级滚动挡板。这个部件限制了铁路车体的横向运动,从而确保了列车在狭窄的轨道弯道中安全转弯。应用中心在可行性研究中表明,这个部件可以在圆弧机上高质量地生产。实际的生产是在Rolf Lenk进行的,这是一家增材制造专家。该公司在很短的时间内制造了该部件,并提供给了德国铁路公司。极短的生产时间对德国铁路公司的车辆供应产生了积极影响。


对于另一个客户,Gefertec的专家研究了大型旋转对称设备部件的生产,这些部件由抗腐蚀钢制成,例如用于食品生产或化学工业。该工艺也给这家制造商留下了深刻的印象,因为它具有出色的部件质量,以及更快和更有成本效益的生产。其他制造工艺中常见的耐腐蚀钢的困难在电弧机上的3D金属打印中并没有出现。


铸造厂的投资组合扩展


用于金属部件增材制造的3DMP工艺是铸造厂扩大其产品组合的一个理想选择。这种工艺特别适用于用其他方法难以加工的金属材料,也适用于小批量的生产。另一个决定性的优势是高生产速度:如果需要短的交货时间,3DM工艺是一个很好的选择。公司可以通过使用Gefertec的应用中心的服务,无风险地测试新技术。通过相关的知识转移,铸造厂可以一步一步地整合这个过程。



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