3D プリンティング技術を使用したステンレス鋼インペラ鋳造

3D プリンティングは、米国材料試験協会の F42 委員会によって、プリント ヘッド、ノズル、またはその他のプリンタ技術を使用して材料を沈降させてオブジェクトを作成するものと定義されています。この論文では、バインダー注入と呼ばれる特殊な 3 次元印刷技術について説明します。これは、粉末材料を結合するためにノズルを通して液体バインダーを堆積するプロセスです。結合材料は砂であり、3D プリントによって直接鋳造することができます。

使い方？

3D プリントは、家庭やオフィスで 2D プリンターと同じように機能します。ただし、このプロセスでは、紙の代わりに特別な鋳造グレードの砂の薄い紙の層と特別に設計されたバインダーを使用して鋳型部品を作成します。希望の形状が得られるまで、このプロセスを繰り返す手順はわずかです。コンピュータ支援設計 (CAD) データの指導の下で、砂が拡散され、結合剤が選択的に分散されます。

次に、プラットフォームを一定の増分で減らし、新しい砂の層を敷きます。次に、CAD データを使用して、この新しい構成にバインダーを再度適用します。このプロセスは部品が完成するまで繰り返されます。当時、部品は周囲の砂から抽出され、鋳造用途に使用できました。

直径 26 インチの 3 次元プリントされた砂中子インペラには 5 つの静脈があり、抵抗図が図に示されています。

砂、硬化剤、および特別なエンジニアリングバインダーを使用して、金型とコアの半分を加工およびドラッグすることができます。鋳造部品の基礎となります。プリントサンドは、部品の形状、シミュレーション、またはエンジニアリング モデルを表すために使用することもできます。触覚部品を提供し、機械加工工場で治具を取り付けたり取り付けたりするために使用することもできます。スプレー後は砂と砂利の鋳物のように見え、重さは立方インチあたり約 0.06 ポンドです。

鋳造に使用できる従来の成形技術の中核は、どの合金に対しても安全です。3D プリント プロセスではコア ボックスなどの従来のツールが不要になるため、このコアは複雑になる場合がありますが、組み立ては必要ありません。中子コンポーネントがないことの利点の 1 つは、鋳物の内部中子チャネルがきれいで、中子アセンブリの接合部にフィンがなく、鋳造欠陥がなく、中子コンポーネントに不良がなく、これらの接続部に泥がないことです。

この 3D プリント プロセスにより、内部チャネルの鋳造後の洗浄が軽減され、内部ポンプ チャネルが改善されます。この内部コアは伸張せずに製造することもできるため、ポンプの性能や効率が向上します。

図に示すように、直径 26 インチの 3 次元プリントされたインペラ砂中子には 5 つのブレードがあります。

中子ボックスを必要としない中子を製造することにより、設計と効率のルールが鋳型の製造可能性によって制限されなくなります。これはすべてを網羅するテクノロジーではありません。既存のプロセスとともに使用するか、スタンドアロン プロセスとして使用する必要があります。ポンプのメーカーとエンドユーザーは、適切な時間と場所でそれらを統合する必要があります。

微細すぎて輸送できない可能性があるコアについては、ソリューションを提供できます。コアは密封された箱に入れて印刷することができ、完全な配送を保証します。ロシアの入れ子人形のようなものだと考えてください。3D プリンターを使用すると、すべての人形を同時に作成し、同時に配置できます。エンド ユーザーはビルド ボックスを開いてコアを取り出します。

鋳造用途の他のコアと同様に使用できます。

柔軟性

この印刷コアのもう 1 つの利点は、いつでも変更できることです。変更を行うために金型コストを評価する必要はありません。ポンプ シェル パターンに十分なデザインがあり、エンド ユーザーが内部チャネルをアップグレードすることだけが必要な場合は、工具を使わずに手間をかけずに印刷できます。これは、使い捨てであろうとサンプルであろうと、大きな利点となる可能性があります。

直径 28 インチの 3 次元プリントされたサンドコア インペラには 6 枚のブレードがあります。抵抗図を以下に示します。

多くの人は、永続的なツールに多額の投資をしたり、エンジニアリングのアイデアを実証したりする前に、何かを試してみたいと考えています。3 次元印刷プロセスにより、鋳造工具の高コストや金型に関連する長い生産サイクルの影響を受けることなくサンプリングが可能になります。

印砂から鋳型を作ることも可能です。これらの金型はあらゆる成形プロセスを印刷してシミュレーションできるため、鋳造工場は充填、固化、歩留まりに関する貴重な情報を収集できます。これにより、鋳造工場は工具を注文する前にプロセスを改善、検証、最適化できるため、生産開始時の工具の変更が不要になります。市場に迅速に参入するために、3D プリンティングは、すぐに鋳造し、数週間または数か月で完成する金型を必要とする場合に役立ちます。積層造形のスローガンの 1 つは、ユーザーが必要なものを必要なときに作ることです。

図に示すように、直径 28 インチの 3 次元プリントされた砂中子インペラには 6 つの脈があります。

追加のメリット

従来の製品にとって、3D プリンティングには大きな発展の見込みがあります。たまにしか稼働しない作業の場合、損傷した鋳造ツールを交換したり修理したりする必要はありません。紛失した工具を交換する必要はありません。企業はソリューションを印刷し、利用可能なツールを使用できます。

繰り返しになりますが、これはすべてを網羅できるテクノロジーではありません。組み合わせて使用​​することで、必要なときだけ必要なだけの低コストを維持できます。将来的には、モードはリポジトリではなくサーバーまたはフラッシュ ドライブに保存される可能性があります。

鋳造が複雑になればなるほど、製造の中核は難しくなり、より多くのメーカーやエンドユーザーが解決策として 3D プリンティングを試す必要があります。

ポンプ部品の製造方法におけるこの変更により、費用と時間が節約され、部品や製品をより早く市場に投入できるようになります。エンジニアは複数のソリューションを同時にテストし、高価な永続的なツールに投資することもできます。製品を迅速に製造するために設計効率を犠牲にする必要はありません。

直径 30 インチの 7 枚のプロペラの 3D プリント砂モデル

起動プロセス

エンドユーザーはこのテクノロジーを研究して試してください。このプロセスを開始するには、3D プリンティング技術プロバイダーと通信する必要があります。3D サプライヤーと十分にコミュニケーションを取り、調整することが重要です。ユーザーは、それに伴うリスクと、コスト、品質、時間など、自分にとって最も重要なものについて正直に話し合う必要があります。プロバイダーとの時間を使ってテクノロジーを説明し、プロバイダーに何が提供でき、何が提供できないかを尋ねる必要があります。

ユーザーは、すべてを 3D プリントで作成できるわけではないことを理解する必要があり、このようなものであるべきではありません。新しいテクノロジーによる不快な経験は、誰にとっても高くつくものです。ソリューションプロバイダー、メーカー、エンドユーザーは、間違った問題に対して適切なソリューションを使用することは避けてください。

アプリケーションに適合する適切なベンダー機能とプロセスを見つけることで、エンドユーザーはコンポーネントをより速く、より短時間で使用できるようになります。このテクノロジーにより、プロトタイピングと生産のコストを節約できます。メーカーとエンド ユーザーは、3D プリントを選択するかどうかを判断するための調査を行う必要があります。