Hier leest u hoe 3D-printen zandgieten verstoort

Zandgieten heeft een geschiedenis die duizenden jaren teruggaat en is in die tijd vrijwel onveranderd gebleven. Maar dankzij 3D-printen komt daar nu verandering in. Hier zijn enkele resultaten van die inspanningen.

Een gerenommeerd bedrijf helpen innovatief te blijven

In de zeer competitieve markt van vandaag moeten zelfs bedrijven die meer dan een eeuw geleden zijn opgericht, voortdurend verbeteren om klanten tevreden te houden en te voorkomen dat ze ergens anders heen gaan voor diensten. DW Clark is een metaalgietbedrijf met meerdere legeringen dat 3D-printen implementeerde voor zijn zandgietmethoden en opmerkelijke resultaten behaalde.

Het bedrijf verkortte naar verluidt de doorlooptijd van maanden tot weken en elimineerde traditionele methoden van gereedschappen en patronen. DW Clark gebruikt binder jetting-technologie en vice-president Jeff Burek gaf een voorbeeld van de mogelijk verkorte tijdschema's.

“ We hebben een klant die wilde dat we een waaier binnen twee weken af ​​hadden. En omdat we de machine niet meer dan een paar builds hadden gebruikt, waren we in staat om de mal binnen een paar dagen te ontwerpen, af te drukken, het gietstuk te gieten, het gietstuk een warmtebehandeling te geven en het gietstuk binnen twee weken af ​​te werken.”

Een ander voordeel van het toepassen van 3D-printen op zandgieten is dat het de kosten verlaagt die gepaard gaan met het produceren van complexe onderdelen. De printer werkt vanuit een digitaal bestand dat vertegenwoordigers indien nodig snel kunnen reproduceren. Bovendien gebruikt de door het bedrijf geselecteerde printer minder zand dan conventionele gietprocessen. Dat voordeel betekent dat er minder aan materialen wordt uitgegeven.

Deze casestudy is een voorbeeld van hoe zandgieten gevestigde bedrijven kan helpen relevant te blijven en aan de behoeften van klanten te blijven voldoen, terwijl andere voordelen worden behaald die hen helpen veerkrachtig te blijven.

Prototyping faciliteren terwijl de kosten laag blijven

Het toepassen van 3D-printen op zandgieten is ook een aantrekkelijk alternatief wanneer bedrijven de prototypingtijd willen verkorten. GRATZ Engineering is een Duits bedrijf met meerdere vestigingen door het hele land en een kleine 250 medewerkers. Het bleek dat het gebruik van 3D-printen tijdens zandgietprojecten bijzonder voordelig was tijdens prototyping. Het bedrijf is meestal afhankelijk van zandgieten met 3D-printen, evenals direct metal laser sintering (DLMS).

Andreas Steinbronn, hoofd onderdelenbeheer, zei:"Metaal 3D-printen zoals lasersinteren is altijd te duur als snelheid geen probleem is. Als we twee of drie weken hebben voor het prototype, geven we er over het algemeen de voorkeur aan een combinatie van klassiek metaalgieten met 3D-geprinte zandvormen of investeringsgietpatronen van Poly(methylmethacrylaat) te gebruiken.”

Steibronn vervolgt:“Dit scheelt enorm in de kosten, en de verhoogde duurzaamheid en stabiliteit van de componenten is natuurlijk ook een voordeel. De meest praktische aspecten hiervan zijn de grote bouwvolumes en hoge printsnelheden.”

Er was ook een directe vergelijking van 3D-printen versus DMLS:“Met de binder jetting printsystemen kunnen we direct meerdere varianten van onze prototypes, zoals turbochargers, parallel en op elkaar genest in één en dezelfde 3D-printing produceren. proces, en niet slechts op één niveau, zoals bij DMLS het geval is.”

Bedrijven in staat stellen prototypen te maken van lichtere en dunnere nieuwe ontwerpen

Zandgieten is een altijd populaire methode om complexe metalen onderdelen te maken. Naast de efficiëntie en kosteneffectiviteit die het biedt, is er een aspect van herbruikbaarheid. Elke mal gemaakt met zandgieten is een item voor eenmalig gebruik. Nadat de voltooide onderdelen uit mallen zijn gehaald, kunnen mensen het zandmengsel echter opnieuw gebruiken voor toekomstige vormprojecten.

Het combineren van zandgieten met 3D-printen biedt een ander soort duurzaamheid. Het stelt klanten in staat om prototypes grondig te inspecteren en ze aan rigoureuze tests te onderwerpen voordat de productie begint, wat veel tijd en geld bespaart.

Een Brits bedrijf genaamd Brooks Crownhill Ltd. (BCP) gebruikt 3D-zandgietwerk bij het maken van behuizingen voor elektromotoren en auto-onderdelen. Lee Henderson, de verkoopdirecteur van het bedrijf, verduidelijkte dat het bedrijf geen onbekende is in dit opkomende proces.

“We gebruiken al geruime tijd 3D-printen en gieten, of geprint gieten. De enorme voordelen zijn duidelijk. Het proces is snel, kosteneffectief en geeft ontwerpers een enorme creatieve vrijheid. Dit is belangrijk om gevestigde componenten te heroverwegen en zoveel mogelijk materiaal te besparen, bijvoorbeeld door de topologie van de componenten te optimaliseren”, aldus Henderson.

Henderson besprak ook hoe het gebruik van 3D-printen voor zandgieten BCP in staat stelde in te spelen op opkomende behoeften van klanten. Klanten eisen vaker lichtere en dunnere nieuwe ontwerpen. Hij zei dat conventionele processen, zoals frezen of kernschieten, niet geschikt waren voor de geometrieën van de onderdelen van klanten. Zandgieten met 3D-printen wel. Henderson zei dat veel mensen zich niet bewust zijn van de voordelen die 3D-printen en zandgieten met zich mee kunnen brengen. Dergelijke resultaten kunnen de optie echter helpen om meer grip te krijgen.

Gieterijen een nieuwe bestemming geven aan onroerend goed

Voordat 3D-printen een optie werd, hadden gieterijen geen andere keuze dan grote delen van hun faciliteiten te wijden aan het huisvesten van luciferplaten met patronen. Die patronen vertegenwoordigen kopieën van onderdelen die voor klanten zijn gemaakt. Mensen die in gieterijen werken, zijn afhankelijk van die platen wanneer een klant hen vraagt ​​​​om opnieuw een onderdeel te maken. De rijen van die luciferplaten worden vaak zo groot dat gieterijen magazijnen betalen om ze te bewaren.

Omdat 3D-printen echter afhankelijk is van digitale bestanden, kunnen bedrijven die het gebruiken voor zandgieten de praktijk van het ter plaatse bewaren van fysieke luciferplaten minimaliseren of zelfs elimineren. Howard Rhett werkt bij Viridis3D, een bedrijf dat gespecialiseerd is in 3D-printen voor zandgieten. Hij merkte op dat de digitalisering die 3D-printen biedt, betekent dat bedrijven zich geen zorgen meer hoeven te maken over zaken als vochtigheidsbeheersing of het buiten de opslag houden van ongedierte.
In plaats daarvan kunnen ze de patronen met gemiddeld tot laag gebruik opslaan op een USB-stick. Dat is een draagbare optie die veel van de ongemakken wegneemt die gepaard gaan met traditionele opslagmethoden. Als gieterijen voldoende ruimte vrijmaken, kunnen ze deze voor andere doeleinden gebruiken, zoals het laten groeien van hun bedrijf en het mogelijk maken van uitbreiding.

Bovendien versnelt het hebben van klantenbestanden in een digitaal formaat de tijd tussen het moment waarop een gieterij een klantorder ontvangt en vertegenwoordigers eraan beginnen te werken. In sommige gevallen kunnen gieterijmedewerkers gesmolten metaal in een grote mal gieten op dezelfde dag dat ze een digitaal bestand ontvangen.

Bewijzen dat het proces meerdere voordelen oplevert

Lopend onderzoek toont aan dat mensen tal van voordelen kunnen verwachten als ze besluiten om 3D-printen in te zetten voor zandgieten. Eén onderzoek betrof het vergelijken van 3D-printen en conventioneel zandgieten bij het maken van een pompkom.

Het team ontdekte dat de 3D-geprinte aanpak slechts 26 uur kostte om de onderdelen van de zandgietvorm te printen. Dat is een aanzienlijk kortere tijdspanne in vergelijking met de meer dan zes weken die nodig zijn om met de traditionele aanpak die stap te bereiken. Ook was de 3D-geprinte kom ongeveer 300 micron gladder dan zijn tegenhanger. Het was ook bijna 27% lichter dan de traditioneel gegoten kom.

Een ander onderzoeksproject vergeleek de verschillen tussen een keramische mal gemaakt met 3D-printen en zandgieten en de traditionele techniek. De optie gemaakt met 3D-printen was 95% lichter en had een met 29% geoptimaliseerd metaalrendement in vergelijking met de conventioneel gegoten keramische mal. Een ander verschil was dat de traditionele methode bijna twee keer zo lang duurde voor de fabricage. Dat kwam omdat het team een ​​tweedelig patroon moest maken en het oppervlak ervan glad moest maken.

3D-printen is een game-changer voor zandgieten

Deze voorbeelden laten zien waarom mensen 3D-printen steeds vaker zien als een aantrekkelijk alternatief voor traditioneel zandgieten. Het is nog geen gangbare praktijk, maar dat zou snel kunnen veranderen. Naarmate meer bedrijven ermee experimenteren en indrukwekkende resultaten behalen, zouden andere gieterijen dit voorbeeld moeten volgen en de techniek gebruikelijker moeten maken.