摘 要： 介绍了一种基于3D打印的砂型/砂芯智能制造单元构建思路。通过采用三维粉末粘接技术，搭建共享工业云平台；应用虚拟制造技术，实现了砂型/砂芯的智能化、数字化、规模化生产。构建的单元突破了设计环节的瓶颈，提高了砂型/砂芯的制造质量和制造效率。
关键词： 3D打印；三维粉末粘接技术；智能制造；砂型；砂芯
中图分类号：TG242 文献标识码：A 文章编号：2095-8412 （2018） 04-050-03
工业技术创新 URL： http： // DOI： 10.14103/j.issn.2095-8412.2018.04.010
引言
随着信息化与工业化深度融合，我国传统制造业正向绿色化、智能化、网络化方向转型升级[1]，铸造行业对模具制造提出了高质量、高效率、低成本、绿色环保等要求，3D打印技术为模具制造提供了新的发展思路。共享智能装备有限公司（以下简称“我公司”）以3D打印机为模块化、智能化生产单元，借助工业云平台、局域网实现各工序的数字化生产，协同虚拟制造技术，最终打造为高效环保的砂型/砂芯智能制造单元。
1 基于三维粉末粘接技术的3D打印智能化生产
三维粉末粘接技术（Three Dimensional Printing and Gluing Technology，3DP）是一种增材制造技术。该技术在粉末材料（树脂砂）上通过喷粘接剂树脂形成零件的截面，逐层累加，最后形成完整的砂型/砂芯，综合了材料技术、机电技术、图像处理技术、数字化控制技术等。整体框架结构如图1所示。
3D打印砂型/砂芯制造方式优势有三：
首先，改善了工艺设计环节，使得设计更加灵活高效。在新产品设计时，仅需考虑砂芯向铸件成型的影响因素，而砂芯的造型工艺从本质上讲是不存在障碍的，也无需制作砂型模型，大大缩短了新产品的开发周期和成本，尤其是对于几何形状复杂的砂型更是如此。同时在设计优化时，只需要修改CAD仿真模型，再导入3D打印机打印砂型即可。
其次，这种制造方式降低了生产难度，提高了生产效率。避免了复杂形状砂型手工造型难的问题，且不需要砂型模具。该3D打印机单箱打印的有效打印范围为2 200 mm×1 500 mm×700 mm；双箱同时打印时，单台设备打印效率可达350 L/h。整个制造工厂有十余台3D打印机并联构成生产线，年产量可轻松达到万吨级。
最后，这种制造方式有利于提高砂芯质量。在打印过程中，可以将零散的小砂型作为一个整体打印，有效地减小了造型、制芯组芯过程中的累计误差，保证了砂型整体尺寸精度。避免了因尺寸精度不符合造成鑄件精度超差的缺陷。
利用3D打印机生产砂型是实现模具智能制造的第一步，也是关键的一步。只要合理地利用打印空间，就既能满足个性化的定制生产，又能满足规模化的批量生产。
2 基于共享工业云平台的数字化生产
数据是智能制造单元建设的血液，贯穿于产品的全生命周期。从设计到制造、检验与检测、再到入库，囊括了全部生产及管理环节。产品的CAD模型及其信息以我公司搭建的共享工业云平台为基础，配合工厂局域网，通过手机APP进行传递，实现生产管理及产品质量确认，最终形成了一套可执行的产品设计、生产、优化、再制造的闭环体系。基于信息及数据传递的智能制造单元数据体系如图2所示。
3 基于设计环节的虚拟制造技术
3D打印设备的强大能力已使产品制造的真正障碍转向了设计环节[2]。产品的设计开发周期与质量要求促使着设计向虚拟化发展，即将传统的分析设计方法与计算机技术相结合，利用计算机建立预开发产品的数字化模型进行仿真分析，模型直观显示该产品在真实工程条件下的各种特性，从而修改并得到最优化的设计方案[3-5]。通常可使用Solidworks、UG等CAD软件辅助进行产品开发设计。
在进行砂型/砂芯设计时，通过仿真分析改进砂芯在浇注时铸件的浇注方式，以及起模、冒口等工艺参数，以实现虚拟设计。在验证过程中，优化方案可立即通过模型转换进入生产，无需出图，避免了跨职能部门沟通障碍，使得最终打印成型的产品即是顾客要求的模型或者我们设计的产品形状。
4 结语与展望
目前，共享智能装备有限公司的砂型智能成型单元已投入产业化应用阶段，实现了砂型制造全生命周期自动化运行，可快速高效、高质量地完成各产品的开发与生产，并实现优化改进。随着控制系统的智能优化与完善，通过连接物理信息融合系统（CPS）构建智能工厂，将会进一步推进砂型/砂芯的智能制造，并不断提高制造质量和效率。
参考文献
[1] 幺开宇， 幺炳唐. 智能化制造技术和智能化工厂[J]. 金属加工： 冷加工， 2013（7）： 29-31.
[2] 阿米特·班德亚帕德耶. 3D打印技术与应用[M] . 北京： 机械工业出版社， 2017.
[3] 高慧峰， 王树林， 丁浩然， 等. 虚拟设计在过程设备设计中的应用[J]. 机械设计， 2008， 25（9）： 67-71.
[4] 罗凤. 智能工厂MES关键技术研究[D]. 绵阳： 西南科技大学， 2017.
[5] 毛春生， 刘轶. 3D打印技术在铸造中的产业化应用[J] . 金属加工： 热加工， 2016（9）： 27-28.
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