3DSystems：用于熔模鑄造的增材制造解決方案白皮書（12頁）.pdf

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1、白皮書 用于熔模鑄 造的增材制 造解決方案利用 3D Systems 的 3D 打印鑄模和 方法實現新的制造效率23D SYSTEMS|白皮書|熔模鑄造解決方案|2021 年 1 月21 世紀的熔模鑄造熔模鑄造是一種具有數千年歷史的重要制造工藝。此制造工藝也被稱為失蠟鑄造和殼體熔模鑄造，是一種使用蠟質模型和陶瓷模具將熔融金屬塑造成為物體的過程，到今天仍在使用。其常用于制造各種機械部件、發動機部件、齒輪、牙科用具、珠寶首飾、渦輪葉片以及其他需要復雜且精確的幾何形狀的物體。在要求極高的平滑度和精度，產量低以及設計復雜度較高時，通常使用熔模鑄造。熔模鑄造十分精確，但其也非常耗時和昂貴。例如，對于一個

2、客戶而言，傳統方法使用注蠟工具來制造軸流式渦輪整體葉盤模具需要至少五周時間，并且從開始到結束的成本可能高達 20,000 美元。與傳統方法相比，3D 打印熔模鑄造模型所花費的時間和成本投入要低得多，而且 3D 打印還可以生產復雜度更高的模型。3D Systems 的典型客戶可在一夜之間構建完成 3D 打印的熔模鑄造模型；到第二天早晨，模型已準備就緒可用于鑄造廠生產，且成本不到 2,000 美元。使用 3D 打印模型的熔模鑄造工藝33D SYSTEMS|白皮書|熔模鑄造解決方案|2021 年 1 月3D 打印鑄模的具體優勢3D 打印鑄模已經大大提高了鑄造部件的生產時間和經濟性。直接與傳統方法相比

3、，3D 打印鑄?？蓭椭蛻粼诿總€部件上節省 20,000 到 200,000 美元，并將生產時間從數個月縮短到數周。3D 打印鑄模的其他好處還包括：能夠生產設計復雜性更高的模型 3D 打印鑄模不受傳統蠟質模型生產工藝的局限和限制，可實現更高的設計復雜性。能夠大大加快模型生產速度 客戶已將生產鑄模所需的時間縮短了數周和數月并將鑄造時間縮短了 90%甚至 90%以上。能夠大大降低生產成本 客戶借助 3D 打印鑄模直接節省了數十萬美元的成本。鑄模生產速度加快同時也有助于快速發現設計缺陷，從而減少對昂貴設計更改和返工的需求，而設計更改和返工可能導致花費大量時間和成本超支。能夠提高產品質量和光潔度 立體

4、光固化成型技術(SLA)鑄模的出色表面分辨率使得最終鑄造部件呈現卓越品質，減少了耗時的機加工和后處理需求。傳統工藝高科技鑄造工藝完成鑄造的總時間10-12 周4 周人工成本（單價 60 美元/小時）基準基準-81 美元購買40,000 美元3,150 美元客戶的基準顯示，3D 打印熔模鑄造只需花費傳統工藝三分之一的時間和十分之一的成本就能生產出葉輪。Turbine Technologies 利用 3D 打印的蠟質模型改善了渦輪葉片產品的迭代挑戰：專家研發團隊需要降低成本，同時提高用于關鍵產品開發的 3D 打印葉片鑄模的質量。解決方案：ProJet MJP 3D 打印機打印的 3D 打印蠟質模型

5、結果：鑄模成本節省了 90%，從 20,000 美元降至 2,000 美元 在一夜之間即可生產出模型，而傳統方法制造模型需要數周時間43D SYSTEMS|白皮書|熔模鑄造解決方案|2021 年 1 月3D Systems 端到端熔模鑄造方法3D Systems 提供了兩種用于構建熔模鑄造模型的重要 3D 打印技術：立體光固化成型技術(SLA)和單噴頭多噴嘴打印(MJP)。然而，盡管 3D 打印技術是熔模鑄造可大幅降低成本和節省時間的主要因素，但該解決方案不僅僅只有 3D 打印機。3D Systems 的端到端增材制造解決方案通過軟件、硬件和打印材料幫助簡化這一耗時且勞動密集型的任務，將熔模鑄

6、造技術轉化為二十一世紀的工藝。3D Systems 按需制造服務提供包括熔模鑄造專業知識在內的制造服務。按需制造服務團隊可以生產優質、復雜的部件，使用一系列工藝將外包的好處帶給熔模鑄造項目（從原型制造到生產的過程）。通過利用 3D 打印的 SLA 鑄模，航天部件供應商 Vaupell 以更快的速度和經濟性交付鑄造部件挑戰：隨著市場變得更具競爭力和具有成本意識，Vaupell 如何才能幫助其航天領域的客戶成功競爭？解決方案：3D Systems ProX 800 SLA 3D 打印機和 Accura CastPro Free 材料結果：將復雜鑄模的交付時間從幾個月縮短到幾天 將鑄模成本從 200

7、,000-300,000 美元降低到 6,000-15,000 美元 無需花費高昂成本即實現迭代53D SYSTEMS|白皮書|熔模鑄造解決方案|2021 年 1 月立體光固化成型技術和 QuickCast 構建方法立體光固化成型技術(SLA)是 3D Systems 的聯合創始人兼首席技術官 Chuck Hull 于 1983 年發明的原始 3D 打印技術，被廣泛視為 3D 打印準確度的黃金標準。QuickCast 建模樣式是一種由 3D Systems 開發的 SLA 打印方法，目的是滿足熔模鑄造業的迫切需求。3D Systems SLA 技術的速度優勢、高準確度和質量已使 QuickCa

8、st 成為北美廣受歡迎和最為有效的 3D 打印鑄模制造技術之一，也成為醫療、航天和國防鑄造應用的首選方法之一。QuickCast 構建樣式包含具有內六邊形支撐結構的空心 SLA 模型，其中支撐結構提升了模型強度。此空心 SLA 結構也促進了模型在熱膨脹過程中坍塌，這有助于防止殼體破裂。除了六邊形支撐結構之外，3D Systems 還提供菱形支撐結構模型 QuickCast Diamond。此獨特結構可將模型重量減輕高達 30%，實現單一值殼體厚度以及模型各個方向上的強度均得到提高并保持一致，包括更好地支撐面朝下的幾何形狀。對于鑄造廠和制造商而言，好處是提高鑄造產量、降低材料成本以及減少需要精湛

9、技藝的手工工作。QuickCast Diamond 可實現出色控制及定位任意表面上的排氣口和排放口，加快部件到手速度。在結合低粘度 Accura Fidelity 3D 打印材料一起使用時，模型中的材料可快速、有效地排出。QuickCast 模型的內部設計最大程度減少了材料的用量，實現幾乎無灰燒結，從而減少了人工步驟并提高鑄件質量。QuickCast 方法在其他基于 3D 打印的方法的基礎上針對熔模鑄造模型進行了改進，具有低吸濕率、光滑表面、高尺寸穩定性以及能夠生產大尺寸模型以避開或減少組裝需求等優勢。借助 QuickCast 模型，與傳統模具相比，只需極短時間和極低成本即可制造出鑄件來生產蠟

10、質模型。這樣，評估設計的時間只需幾天，而無需幾周或幾個月。使用 QuickCast 模型還可以在制造硬質模具前提供極具參考價值的澆注和收縮信息。3D Systems 可提供一系列優質 SLA 打印機，專用于交付忠實于 CAD 原圖的部件，以滿足各種應用需求。這些打印機可生產出精準的塑料和復合材料部件，打破了數控加工或注塑成型工藝的限制。由于 3D Systems SLA 技術可實現準確度、表面質量、尺寸和細節特征，不僅可以更快生產中小批量部件，而且單位部件的成本也更低。63D SYSTEMS|白皮書|熔模鑄造解決方案|2021 年 1 月立體光固化成型技術 QuickCast 材料ACCURA

11、 FIDELITY 材料 Accura Fidelity 是一種專為多種可鑄造金屬設計的無銻材料，其含灰量超低（低于 0.010%），具有低黏度和卓越的清潔燒結性。結合先進的軟件，Accura Fidelity 可快速構建大型、輕質且易于搬運的鑄模。此材料的低黏度使其成為快速、有效排除模型內材料的絕佳選擇。與 QuickCast Diamond 和 Accura Patch 和 Bond 結合使用時，Accura Fidelity 是一套完整的鑄造解決方案，并且非常適合鑄造鈦合金等金屬。ACCURA CASTPRO 材料 3D Systems Accura CastPro 是一種精確的消耗型模

12、型材料，非常適用于 QuickCast 熔模鑄造。其非常適合金屬部件原型制造和無模具的中小批量生產?？捎糜谥圃焘?、鋁、鎂和鋅鑄件以及含鐵鑄件。關鍵優勢：熔模鑄件的母模質量更高 后固化方便，零部件的表面拋光時間縮短 用戶不必針對不同應用更換材料桶，即可制作精確又堅固的部件，而且尺寸和耐沖擊性不隨時間變化其他鑄造材料3D Systems 可提供一系列適用于熔模鑄造工藝的材料，這些材料在耐久性、分辨率、耐濕性和純度等方面均有所不同。鑄造專用材料包括透明塑料、蠟與塑料的混合材料、消耗型苯乙烯基材料等。優異的防潮/防濕性能透明穩定3D Systems Accura CastPro3D Systems A

13、ccura Fidelity大型部件的精加工和連接為針對 QuickCast 母模提供完整的工作流程解決方案，3D Systems 提供了專為快速填充通風孔和排放孔而設計的 Accura Patch 和 Bond 材料。對于大型部件，Accura Patch 和 Bond 可用于將多個部件連接在一起，以組成一個大型無縫裝配件。73D SYSTEMS|白皮書|熔模鑄造解決方案|2021 年 1 月用于熔模鑄造的蠟質多噴頭打印3D Systems 的蠟質多噴頭打印(MJP)使用噴墨工藝實現 RealWax 材料沉積。材料逐層沉積完成高分辨率構建。取決于模型和所用的材料，層厚可低至 16 微米（0.

14、000591 英寸）。材料科學的進步提高了使用 MJP 打印的蠟質部件的耐久性，提高了模型在整個鑄造過程期間的堅固性和可靠性。對于熔模鑄造而言，MJP 蠟質材料可快速實現模型的極精細細節，生產珠寶首飾和牙科應用中的小部件和較小的工業部件時可以實現極佳的結果。蠟質多噴頭打印堪稱需要精細細節特征的各種部件和模型的理想之選。這些打印系統經濟實用，使用分離、可熔融或可分解的支撐材料讓后處理變得十分快捷。移除支撐材料的操作幾乎是完全自動化的，甚至能夠徹底清理最細微的部分和復雜的內部結構，而不造成任何損壞。蠟質多噴頭打印機適用于已經具有數字工作流程的眾多直接熔模鑄造應用。它們的易用性和辦公室兼容性使其成為

15、傳統失蠟鑄造工藝的省時又具有成本效益的替代選擇。蠟質多噴頭打印機可構建幾乎所有幾何形狀，實現一次性或可擴展的批量吞吐量。Elster Aeroteh 在短短幾天內交付了鑄造天然氣調節裝配件挑戰：羅馬尼亞團隊需要通過在本地生產鑄造部件來將天然氣調節裝配件鑄造過程縮短幾個月時間。解決方案：ProJet MJP 3D 打印機制作的 3D 打印蠟質部件結果：將鑄造部件的生產時間從數月縮短到 12 天83D SYSTEMS|白皮書|熔模鑄造解決方案|2021 年 1 月可鑄蠟質材料適用于鑄造的 VISIJET M2 ICAST 材料石蠟基蠟，適用于 ProJet MJP 2500 IC 打印機；非常適用

16、于小到中等規模工業組件鑄模。關鍵優勢：耐用、優質的模型 在整個現有失蠟鑄造流程和設備中提供可靠性能和結果。%100%高分辨率高對比度顏色100%蠟質93D SYSTEMS|白皮書|熔模鑄造解決方案|2021 年 1 月3D Systems 按需制造服務提供敏捷的制造工作流程加快響應和迭代速度對于敏捷制造至關重要。3D Systems 的按需制造服務為個人和組織提供了測試新流程、材料和技術的機會，而無需投入大量資金或基礎設施投資。3D Systems 的按需制造服務使公司能夠將其內部的 3D 打印服務與遍布全世界的設施中的機器和專家的擴展網絡相結合。除了提供對市場上最全面 3D 打印機系列的使用

17、權限之外，我們還提供全方位的傳統制造服務。我們的四大支柱制造解決方案包括快速原型制造、高級原型制造、外觀模型和小批量生產。對于剛剛接觸 3D 打印原型制造，或想要將其使用范圍擴大到其他領域的用戶而言，我們的專家經常擔當外部顧問，可幫助選擇解決特定設計和工程挑戰的正確解決方案。我們的設施遍布全球，可以提供廣泛的 3D 打印和傳統制造生產工藝和技術。使用這些先進的產品開發和制造工具，可幫助在整個制造周期內加快原型制造的實施，從而幫助加速創新并更快地完成迭代設計。3D Systems 的按需制造服務能夠提供即時在線報價和戰略性位于重要市場的生產資源，以確保易于使用服務并提供解決問題的個人和咨詢方法。

18、無論您是只有想法的雛形，還是已經具有 3D CAD 文件，此方法都適用于有關新產品或制造過程的想法。我們的設施經過認證，符合 ISO 質量管理體系標準及 ITAR 和 AS9100C 規范。按需部件服務外觀模型小批量生產功能原型制造快速原型制造103D SYSTEMS|白皮書|熔模鑄造解決方案|2021 年 1 月為 Owen Magnetic 快速構建鑄造的發動機部件挑戰：快速重新構建舊部件以交付工廠鑄造部件。解決方案：掃描舊部件，在 Geomagic Design X 軟件中重構數據，然后打印出 SLA 模型以用于工廠鑄造。3D 打印的鑄模由 3D Systems 按需制造服務提供。結果：

19、準確重構部件 快速 SLA 模型交付 在 4 周內完成部件最終結果使用 3D Systems 的端到端制造解決方案進行熔模鑄造可顛覆性改變制造過程。3D 打印可比傳統方法更快地構建鑄模，并大大降低成本。3D 打印還具備快速打印、測試及調整鑄模的能力，也使其成為用于需要多次更改的鑄模的唯一可重復且經濟的選擇?？墒褂玫牟牧戏浅＞_，打印過程也忠實于 CAD 原圖。此外，3D 打印使得公司能夠創建鑄模模型的數字庫存，以根據需求進行打印或修改。3D 打印技術可實現高強度、輕質的模具，這些模具與傳統模具相比更加便于搬運和運輸，從而提供了后勤便利。將 3D 打印鑄模加入到您工作流程的后續步驟 了解更多熔模

20、鑄造案例 與 3D Systems 專員聯系 了解有關按需制造服務的更多信息113D SYSTEMS|白皮書|熔模鑄造解決方案|2021 年 1 月ProX 800ProX 950ProJet 6000ProJet 7000最大建模封裝容量 (W x D x L)650 x 750 x 550 毫米（25.6 x 29.5 x 21.65 英寸）1500 x 750 x 550 毫米（59 x 30 x 22 英寸）250 x 250 x 250 毫米（10 x 10 x 10 英寸）380 x 380 x 250 毫米（15 x 15 x 10 英寸）鑄造材料Accura CastProAc

21、cura CastPro FreeAccura 60Accura ClearVue FreeAccura CastProAccura CastPro FreeAccura 60Accura ClearVue FreeVisiJet SL ClearVisiJet SL Clear3D 打印工藝立體光固化成型技術(SLA)立體光固化成型技術(SLA)立體光固化成型技術(SLA)立體光固化成型技術(SLA)精確度 每英寸部件尺寸誤差為 0.001-0.002 英寸（每 25.4 毫米部件尺寸誤差為 0.025-0.05 毫米）最大分辨率4000 DPI*4000 DPI*4000 DPI*4000

22、 DPI*性能 非常適合要求高吞吐量或 具有卓越精度和細節的一 體式大型部件的公司 支持 QuickCast 構建樣式模型，同時具有較低吸濕性、光滑表面、高尺寸穩定性和幾乎無灰燒結的優勢 提供無銻鑄造材料，可實現航天應用所需的清潔燒結 非常適合希望擁有 SLA 所有優勢 且占地空間小的組織 支持 QuickCast 構建樣式模型，同時具有較低吸濕性、光滑表面、高尺寸穩定性和幾乎無灰燒結的優勢 多功能、高透明度材料，并通過 USP 第六類認證 ProJet MJP 2500 IC最大建模封裝容量 (W x D x L)295 x 211 x 142 毫米（11.6 x 8.3 x 5.6 英寸）

23、鑄造材料VisiJet M2 ICast（100%蠟質）3D 打印工藝多噴頭打印(MJP)精確度每英寸部件尺寸誤差為 0.004（每 25.4 毫米部件尺寸誤差為 0.1016 毫米）零件尺寸 最大分辨率600 x 600 x 600 DPI；層厚 42 微米性能 非常適合要求 100%真正蠟質材料的精密部件的小型企業、加工車間和實驗室 快速交付細節極其精細的模型，生產珠寶首飾和牙科應用中的小部件和較小的工業部件時可以實現極佳的結果熔模鑄造打印機對比表*同等 DPI 根據 3D Systems 測試中激光點位置分辨率為 0.00635 毫米時得出*增強的 LED DLP 技術提供了 585 D

24、PI 的有效分辨率。接下來將做什么？有興趣了解更多 有關增材制造解決 方案的信息？與專家交流，了解適 合您的材料和打印機聯系我們3D Systems中國聯系我們 400-890-擔保/免責聲明：上述產品的性能特征可能因產品應用、操作條件或最終用途而異。3D Systems 不進行任何類型的明示或暗示的擔保，包括（但不限于）對特定用途的適銷性或適用性的擔保。注意：并非所有產品和材料在所有國家/地區都可用 有關可用性問題，請咨詢當地的銷售代表。2020 3D Systems,Inc.版權所有。保留所有權利。規范隨時會進行更改，恕不另行通知。3D Systems、3D Systems 徽標、ProX、ProJet、Accura、VisiJet、QuickCast、Geomagic 和 Geomagic Freeform 是 3D Systems,Inc.的注冊商標，CastPro、RealWax、Geomagic Design X、Geomagic Control X 和 3D Sprint 是 3D Systems,Inc.的商標。12-20