ハイブリッド 3D プリントで砂型鋳造のリードタイムとコストを削減

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砂型鋳造プロセスは、積層造形 (AM) としても知られる 3D プリンティングによってもたらされるメリットと利点のおかげで、近年劇的な変化を遂げてきました。 3D プリントのせいで砂型鋳造業者や伝統的な鋳造会社が廃業することはありませんので、ご安心ください。 代わりに、AM は従来の砂型鋳造プロセスを支援し、プロセスをより高速でコスト効率が高く、機敏にすることができます。

3D プリントを使用しても、基本的な砂型鋳造方法論はほとんど変わりません。

この従来のプロセスで 3D プリンティングの結果として変更される唯一のステップは、実際のレプリカまたはパターンとコア機器の製造方法です。

パターンを製造する従来の方法では、金属またはプラスチックの基本形状の CNC フライス加工などのサブトラクティブ製造技術が使用されます。 これらのプロセスでは、工作機械を使用して不要な材料を選択的に除去することで、材料のブロックを目的の形状に加工します。

対照的に、AM プロセスは何もない状態から開始され、必要なマテリアルのみをビルド ボリュームまたはビルド プラットフォーム内にレイヤーごとに追加します。 積層技術プロセスでは、標準的な熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、充填樹脂やフォトポリマー樹脂、さらには金属など、幅広いポリマーの部品が得られます。

特定のユースケースでは、従来の製造よりも鋳造パターンの 3D プリントが推奨されます。

バインダージェッティングサンド/金属、パウダーベッドレーザー/EBM、SLAポリマー/セラミック、フィラメント押出、ペレット押出など、多種多様な3Dプリント技術があります。 砂型鋳造パターン装置に最適な技術を選択する際には、部品の形状、パターンのサイズ、材料要件などの要素を考慮する必要があります。 大判 3D プリンタは、多くの砂型鋳造パターンの大きなサイズ要件に対応します。 たとえば、ダイレクトペレットフィード 3D プリンティングでは、フィラメント 3D プリンティングよりも最大 10 倍高い蒸着速度で、幅広い材料の使用が可能になります。 さらに、ペレットの材料コストはフィラメントよりも最大 10 倍低いため、ペレット押出成形はサブトラクティブ技術に代わる費用対効果の高い代替手段となります。

3D プリント技術はそれ自体で鋳造プロセスに大きな利点をもたらしますが、アディティブとサブトラクティブを組み合わせてハイブリッド プラットフォームにすると、砂型鋳造アプリケーションにもいくつかの利点があります。 たとえば、これらの主要な方法 (ペレット押出、フィラメント押出、スピンドルサブトラクティブツーリング) のそれぞれには、単独で考えると利点と限界があります。 ただし、ハイブリッド プラットフォーム ソリューションと組み合わせると、すべての利点を制限なく実現できます。

砂型鋳造アプリケーションのハイブリッド プラットフォームの有効性を説明するために、実際の使用例を検討してみましょう。 Proveedora de Servicios y Suministros Industriales (PSSI) は、積層造形を採用して、時間を短縮しながらパターン装置の製造コストを削減したいと考えていました。 彼らの目標は、パターンの寸法品質を維持しながら、時間とコストの両方を 50% 削減することでした。

PSSI は、ハイブリッド プラットフォーム (この場合は Titan ペレット押出 3D プリンター) を利用することで、典型的な木型設備の木材の組み立てと機械加工を排除することができました。 CNC マシンとは異なり、Titan 3D プリンタは装置を操作するための継続的な労働力を必要としないため、完全自動製造が可能になり、総コストを削減しながら、時間を 60% 以上短縮 (7 週間から 2 週間半に短縮) できます。 さらに、選択された材料である PETG は、木材よりも優れた耐久性を備えているだけでなく、最終的な後処理に対して同等のベンチ特性を備えています。 これにより、プリンタから直接、より高速かつ低コストのニア ネット シェイプ ソリューションが得られます。 PSSI の CEO、アロンソ アルバレス氏は、「3D プリンティングは、印刷中に特別な注意を払うことなく 24 時間 365 日稼働するという自信を持っているため、当社の製品の製造プロセスを加速するのに役立ちました。」と述べています。