3D打印与砂型铸造

扫街

1968年，由于赛车规则改变使得法拉利的4升330 P4无法参赛，为表达抗议，法拉利车队抵制了这一年的比赛。在1969年，法拉利车队带着传奇的法拉利312P重回赛场，这个3000cc引擎的赛车迷倒众人，并一度取得了骄人的战绩。直至今日，还有人在怀念法拉利312P漂亮的外形和闪电般的速度。

法拉利312P名称中的“312”即是指这款车有3升排量、12个汽缸。而“P”意味着它其实是一个原型车。该车60度V12发动机的马力达到惊人的430HP，而且令人无法置信地打破了300公里/小时的当时的速度极限。
当时由于种种原因，法拉利并没有继续开发312P。而时间过了半个世纪，法拉利又想起了这款车，想把法拉利312P的引擎找出来翻新然后继续开发。不幸的是对于年龄较大的汽车，特别是那些大部分使用手工打造的汽车，翻新其引擎是非常昂贵、复杂而且耗时的。传统上它至少需要一年的时间，并且需要大量的金钱。

不过还好，我们现在生活在拥有3D打印技术的时代，德国3D打印机制造商Voxeljet在短短几个星期内就完成了对该款汽车的发动机的翻新。

他们首先对发动机进行了逆向工程。他们利用了移动测量臂，其能够产生的气缸的三维数据。一得到数据，Voxeljet高精度的3D打印机很顺利的就打印出了七个零部件的砂模，其中包括上下箱体和五个砂芯，这就形成了一个完整的铸模。

“逆向工程加3D打印是迄今为止复制部件最为有效的方法。”Voxeljet公司首席执行官Ingo博士解释说。“通常情况下，它也是快速的、以合理的成本复制某些部件的唯一方法。因此，在这方面对于3D打印技术有相当大的需求。当然，我们很高兴我们的技术能够帮助法拉利312P的发动机成功翻修。“

一旦砂模完成，他们将会被送入工厂使用一种特殊的铝材重新铸造出来。法拉利312P将很快再次上路！

记者：请Helmut Magg先生简单介绍下ExOne公司，另外ExOne公司的3D打印机和业内其他的知名公司比如3D Systerms和EOS的技术和产品有何不同？
　　Helmut Magg:ExOne成立于1999年，今年刚在纳斯达克上市。我们S-Max产品使用的技术和3D Systerms以及EOS的技术是不同的，这两家的产品都是采用激光镭射技术，主要分为SLS(选择性激光烧结)和SLA(立体光刻造型技术)两种技术。而我们采取的是Binder Jetting Techonolgy(喷墨砂型打印技术)，另外我们只有工业级的3D打印机，并不做个人3D打印机产品。当然除了S-Max外我们也做激光镭射技术的3D打印机，但S-Max系列才是我们的特有产品。
　　记者：能否具体介绍一下你们的喷墨砂型打印技术的工作原理？
　　Helmut Magg:SLS和SLA两种技术主要采用激光热熔技术，这种技术下3D打印机机的工作状态可以理解为以一个点一个点来成型，然后直接做出产品。而我们的Binder Jetting Techonolgy则是一个平面一个平面打印，直到做出产品的砂型，然后用传统的铸造技术和这个砂型制造出需要的产品。
　　记者：这项技术和SLS和SLA比，有何优势和劣势？
　　Helmut Magg:SLS和SLA的技术，二者在打印塑料和金属为原材料的产品时，能直接成型，制造速度更快。但是这两种激光镭射技术的3D打印，能做出的产品尺寸小，而且对于原材料的要求也有很大的限制，SLA技术只能打印各种3D塑料产品，SLS则只能打印特定的金属材质的产品。而用喷墨砂型打印技术，目前我们的S-Max系列产品最大能打印出长1.8米×宽1米×高0.7米的砂型产品，比SLS和SLA技术下的产品尺寸大出许多；另外，因为我们只打印砂型而不是直接打印产品，所以可以用砂型制作各种金属的产品甚至各种合金都可以灌注入砂型成型。
　　记者：也就是说，喷墨砂型打印技术其实是用3D打印技术节省了传统设备制造业中制造砂型的漫长时间？
　　Helmut Magg:是的。传统制造砂型的过程短则1个月多则需数月，而3D打印砂型缺耗时很少，比如一台发动机的3D打印砂型也只需11个小时就可制作完成。
　　记者：Helmut Magg先生，能否介绍下ExOne在全球的销售情况和产品售价？
　　Helmut Magg:我们成立至今一共卖出72台3D打印机，每台售价在100万欧元左右，主要销售市场是美国、欧洲，以及亚洲。

3D打印技术的迅速白热化，炒红了国内外股市，也突然间让一向默默无闻的大连理工大学材料科学与工程学院教授姚山及其团队备受关注。然而，姚山却表示，3D打印技术应该理性“降温”，因为“技术上无法生成高精度的工业制件，就不可能完全摆脱传统的制作方法”。
姚山团队走的是一个“中间路线”，用3D打印技术制作砂型（芯）。在他的实验室里，有3D打印出来的轮胎花纹砂型、螺旋桨砂型、汽车冲压模具砂型及其水道砂芯、动物雕像等等，只不过它们都是清一色的“沙色”，他笑着把它们称作“丑姑娘”。
　　“姑娘”虽“丑”，但却能派上用场。经3D打印生成的砂型结合传统的铸造技术就可以获得金属的样件或毛坯，比起传统的铸造方法，这种基于数字化技术的铸件在精度及其稳定性上有了很大的提高，可以直接用于数控精加工制得金属模具。用于铸型（芯）3D打印的材料是铸造用的覆膜砂，成本每吨只有1000~2000元。

点评：
3D砂型打印可与现有工业生产嫁接。

小马仔321

很不错，3D打印是大的方向

逆转的地球55

我们公司买的3d打印机打印产品质量太差，果然是一分价钱一分货呀

启中

3D打印的局限性还是很难逾越，就是所谓的金属的“相”