ما الفرق بين قوالب الصب للطباعة ثلاثية الأبعاد؟

مقارنة تقنية واقتصادية للتصنيع الحديث

In the world of metal part production, 3D Printing Casting Molds and mold casting are often seen as competing technologies. However, they serve distinct purposes and thrive in different scenarios. This article dives deep into their differences, with a special focus on how 3D Printing Casting Molds is revolutionizing silica sol investment casting—a high-precision subset of mold casting.

الانقسام الأساسي: كيف يعملون

1. الصب بالقالب (الطريقة التقليدية)

العملية:

قم بإنشاء قالب مادي (معدني أو خشبي أو من الراتنج).

حقن الشمع أو صب المعدن المنصهر في القالب.

استخدم نموذج الشمع لبناء قشور خزفية (للصب الاستثماري).

قم بإذابة الشمع، وصب المعدن المنصهر، وكسر القالب.

السمات الرئيسية:

تكلفة أولية عالية: تتراوح تكلفة تصنيع القوالب بين 5 آلاف و50 ألف دولار.

اقتصاديات الحجم: تنخفض تكلفة الوحدة بشكل حاد مع زيادة الحجم.

قيود التصميم: يقتصر على الأشكال الهندسية القابلة للتشكيل (بدون تجاويف مغلقة أو جدران رقيقة للغاية).

2. الطباعة ثلاثية الأبعاد (النهج الرقمي)

العملية:

تقسيم نموذج CAD ثلاثي الأبعاد إلى طبقات.

اطبع أنماط الشمع أو الأغلفة الخزفية مباشرة (بدون قالب مادي).

انتقل إلى خطوات الصب (للطرق الهجينة).

أو طباعة الأجزاء المعدنية مباشرة (DMLS/SLM).

السمات الرئيسية:

تكلفة صفرية للقالب: مثالي للنماذج الأولية أو الدفعات الصغيرة.

الحرية الهندسية: إنشاء هياكل شبكية وقنوات داخلية وميزات < <0.3 مم.

سرعة الوصول إلى السوق: أول منتج في غضون أيام بدلاً من أشهر.

3.المبادئ التقنية الأساسية لتكنولوجيا الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد

التصنيع الإضافي: على عكس التصنيع التقليدي بالطرح (مثل القطع)، فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن تبني الأشياء عن طريق تكديس المواد (مثل مسحوق المعدن والأسلاك) طبقة تلو الأخرى.

مصدر الطاقة: عادةً ما تُستخدم أشعة الليزر عالية الطاقة (مثل SLM و DMLS) أو حزم الإلكترونات (مثل EBM) لإذابة مساحيق المعادن وتحقيق الترابط المعدني بين الطبقات.

الخطوات الرئيسية:

تقطيع النموذج ثلاثي الأبعاد وتخطيط المسار →→ نشر مسحوق معدني أو تغذية الأسلاك →→ صهر انتقائي بواسطة شعاع عالي الطاقة →→ تكرار بناء الطبقات حتى الانتهاء

مقارنة مباشرة

دور الطباعة ثلاثية الأبعاد في تغيير قواعد اللعبة في مجال الصب بالاستثمار بالسيليكا سول

بينما لا يزال الصب التقليدي بالقالب يهيمن على الإنتاج الضخم، فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد تعالج نقاط الضعف الحرجة في الصب الدقيق عالي التنوع ومنخفض الحجم:

1. التخلص من قوالب حقن الشمع

المشكلة: تبلغ تكلفة قالب الشمع لشفرة التوربين 20 ألف دولار ويستغرق تصنيعه 8 أسابيع.

الحل ثلاثي الأبعاد: طباعة أنماط من الراتنج الشبيه بالشمع مباشرة:

السرعة: طباعة في 18 ساعة مقابل 8 أسابيع من التصنيع باستخدام الحاسب الآلي.

التكلفة: التكلفة: 850/partatl0pcsus.20K+50 دولار/قطعة.

الحالة: خفضت شركة Rolls-Royce مدة إنتاج نماذج أولية لشفرات التوربينات بنسبة 74% باستخدام أنماط مطبوعة ثلاثية الأبعاد.

2. تجاوز الحدود الهندسية

المشكلة: لا يمكن للأنماط الشمعية التقليدية تحقيق سماكة جدار أقل من 0.5 < فركتالية.

حل ثلاثي الأبعاد:

اطبع جدران بسمك 0.2 مم وقنوات داخلية حلزونية.

تحقيق تفاوتات CT4 (±0.15 مم/100 مم).

الحالة: حسنت رؤوس الموقد الغازي المطبوعة ثلاثية الأبعاد من شركة Siemens Energy كفاءة استهلاك الوقود بنسبة 11%.

التآزر: الطباعة ثلاثية الأبعاد تعزز صب القوالب

1. أدوات سريعة لقالب الصب

اطبع قوالب الرمل أو إدخالات القوالب في غضون 48 ساعة مقابل التصنيع الذي يستغرق أسابيع.

مثال: قللت قوالب الرمل المطبوعة ثلاثية الأبعاد من شركة فورد من وقت تطوير رأس الأسطوانة بنسبة 40٪.

2. معادن ثلاثية الأبعاد متوافقة مع الصب

الطباعة بالحقن الموثق (Ex One): طباعة أجزاء من الفولاذ المقاوم للصدأ بكثافة < >99٪ لنماذج أولية وظيفية.

النهج الهجين: إضافة ميزات مطبوعة ثلاثية الأبعاد إلى الأجزاء المصبوبة (مثل الطلاءات المقاومة للحرارة).

الخلاصة

المستقبل التكافلي بين الصب والتصنيع الإضافي

في تطور التصنيع، العلاقة بين الطباعة ثلاثية الأبعاد والصب التقليدي ليست علاقة ”استبدال“ بل ”تعايش“. تمامًا كما أدى اندماج المحرك البخاري والحدادة اليدوية إلى ولادة الثورة الصناعية، فإن تصادم التكنولوجيا الرقمية مع عمليات الصب القديمة التي تعود إلى آلاف السنين يكتب الفصل التالي من التصنيع الذكي.