3D打印技术在铸造行业的积极作用

3D打印技术，即增材制造技术，可以通过不断叠加和粘合材料层，从无到有地构建出一个完整的功能部件。

 

3D打印带来的这一转变对制造流程和产品形态所产生的影响是巨大的，借助3D打印技术，制造产品不再需要设计或制造昂贵的模具，设计者的创意可以直接通过3D打印机成为现实，极大降低了成本和时间。3D打印技术不仅提高了效率，其一体成形的特点可以用于优化复杂零部件的结构，从而达到减轻重量、增加使用寿命、提升性能等效果。

 

由于3D打印技术对于产业界的革命性影响，各国均重视和鼓励3D打印这一新兴产业的发展。近年来全球3D打印产业产值以两位数的速度不断增长，2018年达到了97.95亿美元。

 

我国的3D打印产业近5年来始终保持25%以上的增速，2018年我国的3D打印产业达到约319亿元的规模。由于相对传统加工技术，如数控机床加工或注塑成型加工具有突出的优势，《经济学人》杂志将3D打印技术比作第四次工业革命。

 

整体现状

 

1986年美国得克萨斯大学率先提出了选择性激光烧结专利技术（公开号：US4863538A），1989年美国3D系统公司的联合创始人Charles W. Hull提出了立体光刻专利技术（公开号：US4929402A），同年美国斯特拉特西斯公司率先提出了选择性熔融沉积技术（公开号：US5121329A），1994年麻省理工学院提出了三维印刷专利技术（公开号：US5340656A），以这些原始专利技术为起点，各类3D打印技术不断深入发展。

 

美国是3D打印技术的起源地， 2010年前美国的3D打印专利申请量占据全球的近90%，绝大多数的重要专利申请人来自美国，比如惠普公司申请量达901件，通用电气478件，斯特拉特西斯公司345件、3D系统公司327件。近年来国内3D打印产业快速发展，3D打印技术专利申请量大幅增长，其中西安交通大学专利申请量达到347件，华南理工大学310件，华中科技大学236件，珠海天威飞马209件。

 

由于3D打印技术存在着制造效率较低、可打印材料种类不多等现实问题，目前的3D打印技术还不能完全取代传统制造加工技术，市场对于3D打印进入了冷静观察期。然而，3D打印虽不能颠覆传统制造业，但可以助推传统制造业的转型升级，使传统行业焕发新的生机。。

铸造企业大都依赖于传统的铸造模式，其中占用时间最长的是模具制造、制芯、造型等过程，这大大影响了产品的交付周期。

 

宁夏共享集团是具有50年历史的铸造企业，近年来其在砂芯3D打印方面布局了约223件专利。宁夏共享集团在专利（公告号：CN104028711B）中，提出可以设置多个工作箱，某一工作箱位于打印工位时，铺粉器和打印头分别铺设粉末和喷射粘合剂进行3D打印，打印后转换其他工作箱与打印单元位置对应进行3D打印，之前进行的工作箱可进行清理工作，该方案节省了清理工作箱的时间，提高了设备的利用率。

 

宁夏共享集团将3D打印砂芯模具应用到铸造生产线上，相比传统的铸造工艺，3D打印与铸造结合的生产线省去了模具制造环节，大大缩短了铸件交付周期，不仅使得铸造业不再是“傻大黑粗”的行业，更提升了市场竞争力，实现了产业转型升级。

 

3D打印技术虽然目前还不能完全取代传统制造技术，但一方面可以借助3D打印技术压缩生产流程，降低制造成本，如省去模具制造环节或利用3D打印压缩模具制造环节周期；另一方面可以借助3D打印技术开发传统制造技术难以制造的新产品，开发新工艺，如常规技术难以制备的网格鞋底。相信随着3D打印技术深入开发，越来越多的传统行业会从中受益，实现转型升级。