Hoe 3D-Printen Zandgieten Revolutioneert

Zandgieten heeft een geschiedenis van duizenden jaren, en het is tijdens die tijd vrijwel onveranderd gebleven. Echter, dingen veranderen nu, dankzij 3D-printen. Hier zijn enkele van de resultaten van die inspanningen.

Een Wel Gevestigd Bedrijf Helpen Innovatief te Blijven

In de hedendaagse hoogst competitieve marktplaats moeten zelfs bedrijven die meer dan een eeuw geleden opgericht zijn, zich voortdurend verbeteren om klanten tevreden te houden en te voorkomen dat ze elders gaan voor diensten. D.W. Clark is een multi-legering metalen gietbedrijf dat 3D-printen implementeerde voor zijn zandgietmethoden en opvallende resultaten boekde.

Het bedrijf rapporteerde dat de looptijd werd verkort van maanden naar weken, terwijl traditionele methoden van tooling en patronen werden geëlimineerd. D.W. Clark gebruikt binder jetting technologie, en vice-president Jeff Burek gaf een voorbeeld van de potentiële verkorte tijdlijnen.

"We hebben een klant die wilde dat we een wiekel binnen twee weken afwerken. En zonder de machine meer dan een paar builds te hebben gedraaid, waren we in staat om de vorm binnen een paar dagen te ontwerpen, te printen, het gietstuk te gieten, het gietstuk warmte te behandelen en het gietstuk af te werken allemaal binnen twee weken."

Een ander voordeel van het brengen van 3D-printen naar zandgieten is dat het de kosten reduceert die geassocieerd zijn met het produceren van complexe onderdelen. De printer werkt vanuit een digitaal bestand dat vertegenwoordigers snel kunnen reproduceren wanneer nodig. Bovendien gebruikt de door het bedrijf geselecteerde printer minder zand dan conventionele gietprocessen. Dat voordeel betekent dat het minder uitgeeft aan materialen.

Deze case study is een voorbeeld van hoe zandgieten lang gevestigde bedrijven kan helpen relevant te blijven en de behoeften van klanten te blijven vervullen, terwijl ze andere voordelen behalen die hen helpen veerkrachtig te blijven.

Prototyping Vergemakkelijken Terwijl Kosten Laag Blijven

Het toepassen van 3D-printen op zandgieten is ook een aantrekkelijk alternatief wanneer bedrijven de prototyping-tijd willen verkorten. GRATZ Engineering is een Duits bedrijf met verschillende locaties door het land en net onder de 250 werknemers. Het ontdekte dat het gebruik van 3D-printen tijdens zandgietprojecten met name voordelig was tijdens prototyping. Het bedrijf staat meestal in voor zandgieten met 3D-printen, alsook direct metal laser sinteren (DLMS).

Andreas Steinbronn, hoofd van onderdelenmanagement, zei: "Metaal 3D-printen zoals lasersinteren is altijd te duur als snelheid geen kwestie is. Als we twee of drie weken hebben voor het prototype, verkiezen we over het algemeen een combinatie van klassieke metaalgieting met 3D-geprinte zandvormen of investeringsgietpatronen gemaakt van Poly(methylaacrylaat)."

Steinbronn vervolgde: "Dit knipt kosten enorm, en de verhoogde duurzaamheid en stabiliteit van de componenten is, natuurlijk, ook een voordeel. De meest praktische aspecten hiervan zijn de grote bouwwijzen en snelle printsnelheden."

Er was ook een directe vergelijking van 3D-printen versus DMLS: "Met de binder jetting printsystemen kunnen we direct verschillende varianten van onze prototypes produceren, zoals turbocompressoren, parallel en genest op elkaar in één en hetzelfde 3D-printproces, en niet slechts in één laag, zoals het geval is met DMLS."

Bedrijven In Staat Stellen Lichtere en Dunnie Nieuwe Ontwerpen te Prototypen

Zandgieten is een eeuwig populaire methode om complexe metalen delen te maken. Naast de efficiëntie en kosteneffectiviteit die het biedt, is er een herbruikbaarheidsaspekt. Elke vorm die met zandgieten wordt gecreëerd, is een eenmalig item. Echter, na het verwijderen van afgeronde delen uit de vormen, kunnen mensen het zandmengsel hergebruiken 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 aanzienlijke tijd en geld bespaart.

Een Brits bedrijf genaamd Brooks Crownhill Ltd. (BCP) gebruikt 3D zandgieten bij het maken van behuizingen voor elektromotoren en autonderdelen. Lee Henderson, de verkoopdirecteur van het bedrijf, verduidelijkte dat het bedrijf geen vreemde is voor dit opkomende proces.

"We gebruiken al enige tijd 3D-printen en gieten, of geprinte gieting. De immense voordelen zijn duidelijk. Het proces is snel, kosteneffectief en geeft ontwerpers enorme creatieve vrijheid. Dit is belangrijk voor het herdenken van gevestigde componenten en zoveel mogelijk materiaal te besparen, bijvoorbeeld door de topologie van de componenten te optimaliseren," zei Henderson.

Henderson besprak ook hoe het gebruik van 3D-printen voor zandgieten BCP in staat stelde om opkomende klantbehoefte aan te pakken. Klanten eisen vaker lichtere en dunnie nieuwe ontwerpen. Hij zei dat conventionele processen, zoals frezen of kernschieten, de geometrieën van de klantenonderdelen niet accommodateerden. Echter, zandgieten met 3D-printen doet dat wel. Henderson zei dat veel mensen onbewust zijn van de voordelen die 3D-printen en zandgieten kunnen brengen. Echter, resultaten als deze kunnen helpen de optie aan tractie te laten winnen.

Gietereien Toestaan Terrein Te Herbestemmen

Voordat 3D-printen een optie werd, hadden gietereien geen keuze dan om grote secties van hun faciliteiten te wijden aan het huisvesten van gepatroonerde matchplaten. Die patronen vertegenwoordigen kopieën van onderdelen die voor klanten gemaakt zijn. Mensen die in gietereien werken, zijn afhankelijk van die platen wanneer een klant hen vraagt om een onderdeel opnieuw te creëren. De rijen van die matchplaten worden zo uitgebreid dat gietereien magazijnen betalen om ze te bewaren.

Echter, aangezien 3D-printen op digitale bestanden steunt, kunnen bedrijven die het voor zandgieten gebruiken, de praktijk van het bewaren van fysieke matchplaten on-site minimaliseren of zelfs elimineren. Howard Rhett werkt bij Viridis3D, een bedrijf gespecialiseerd 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 zoals vochtcontrole of ongedierte uit de opslagfaciliteiten te houden.
In plaats daarvan kunnen ze de medium-tot-laag-gebruik patronen op een USB-stick opslaan. Dat is een draagbare optie die veel van de ongemakken die geassocieerd zijn met traditionele opslagmethoden, verwijdert. Als gietereien voldoende ruimte vrijmaken, kunnen ze deze gebruiken voor andere doeleinden, zoals het laten groeien van hun bedrijf en het toestaan van expansie.

Bovendien versnelt het hebben van klantenbestanden in een digitaal formaat de tijd tussen het moment dat een gieterei een klantorder ontvangt en vertegenwoordigers beginnen er aan te werken. In sommige gevallen kunnen gietereiwerkers vloeibaar metaal in een grote vorm gieten op dezelfde dag dat ze een digitaal bestand ontvangen.

Bewijzen Dat Het Proces Meerdere Voordelen Brengt

Lopend onderzoek toont aan dat men talrijke voordelen kan anticiperen als men besluit 3D-printen voor zandgieten te gebruiken. Een onderzoek betrof het vergelijken van 3D-printen en conventioneel zandgieten bij het maken van een pompkom.

Het team vond dat de 3D-geprinte benadering slechts 26 uur nodig had om de onderdelen van de zandgietvorm te printen. Dat is een aanzienlijk kortere tijdslijn vergeleken met de meer dan zes weken die de traditionele benadering nodig had om 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 vergelijk de verschillen tussen een keramische vorm gemaakt met 3D-printen en zandgieten en de traditionele techniek. De optie gemaakt met 3D-printen was 95% lichter en had een metalen opbrengst geoptimaliseerd met 29% vergeleken met de conventioneel gegoten keramische vorm. Een ander verschil was dat de traditionele methode bijna twee keer zo lang duurde voor fabricatie. Dat was omdat het team een tweedelig patroon moest maken en het oppervlak glad moest maken.

3D-Printen is een Game-Changer voor Zandgieten

Deze voorbeelden benadrukken waarom men 3D-printen vaker ziet als een aantrekkelijk alternatief voor traditioneel zandgieten. Het is nog geen mainstream praktijk, maar dat kan snel veranderen. Naarmate meer bedrijven ermee experimenteren en indrukwekkende resultaten behalen, zouden andere gietereien moeten volgen en de techniek meer algemeen maken.