我國(guó)是鑄造大國(guó)，2021年鑄造產(chǎn)量達(dá)5130萬(wàn)噸，產(chǎn)業(yè)規(guī)模位居世界榜首。中國(guó)鑄造協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有26000家鑄造廠，其中砂型鑄件的市場(chǎng)規(guī)模約1200億元。但近年來(lái)行業(yè)發(fā)展面臨重重困難，節(jié)能減排壓力大、技術(shù)工人短缺、同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)嚴(yán)重等問(wèn)題凸顯。為擺脫困境，企業(yè)投入大量資金進(jìn)行新產(chǎn)品研發(fā)和技術(shù)改造，而隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展增速放緩、人口紅利衰減和綜合成本上升，鑄造行業(yè)產(chǎn)品附加值總體降低，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的步伐放緩，亟待探明一條新的轉(zhuǎn)型發(fā)展之路。傳統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)無(wú)法改變這個(gè)局面，亟需一種能為眾多鑄造企業(yè)“創(chuàng)新賦能”的新技術(shù)——以較低的成本、可預(yù)期的收益，構(gòu)建企業(yè)產(chǎn)品技術(shù)從低端向中高端轉(zhuǎn)換的“綠色通道”。

在這個(gè)背景下，3DP砂型打印技術(shù)（也稱(chēng)“粘結(jié)劑噴射砂型3D打印技術(shù)”）進(jìn)入人們的視野，歷經(jīng)多年的發(fā)展和成熟，已經(jīng)極具競(jìng)爭(zhēng)力。本文中可以看到國(guó)產(chǎn)砂型3D打印設(shè)備出現(xiàn)在陜西省咸陽(yáng)市一家民營(yíng)鑄造企業(yè)的生產(chǎn)線上，為他們的鑄件產(chǎn)品賦予了“不對(duì)稱(chēng)競(jìng)爭(zhēng)”的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，成功進(jìn)軍高端鑄件市場(chǎng)。

砂型鑄造與鍛造、擠壓、焊接、銑削等金屬加工工藝相比，是最為簡(jiǎn)約高效的金屬成型技術(shù)之一，因此被廣泛采用。傳統(tǒng)砂型鑄造主要采用模具翻制砂型或芯盒方式造型，需要制造木模或金屬模具，制造模具耗時(shí)長(zhǎng)、成本較高且存在風(fēng)險(xiǎn)，使得不少鑄造企業(yè)在前期新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)面臨兩難的選擇——如果開(kāi)了模具而拿不到訂單，就會(huì)白白損失模具費(fèi)。在這種情況下，除了新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)以外，一些小批量件、復(fù)雜件的需求也難以得到滿足。另一方面，模具翻砂本身也有許多工藝短板，如為模具組裝和脫模預(yù)留的裝配余量和拔模斜度余量等，導(dǎo)致砂型鑄造產(chǎn)品的加工去除量較大、尺寸誤差偏高、鑄造面光潔度較差等問(wèn)題。因此，對(duì)質(zhì)量要求更高的復(fù)雜鑄件不得不放棄砂型鑄造工藝，轉(zhuǎn)而采用其他成本更高的替代工藝，例如壓力鑄造、精密鑄造等。

3DP砂型打印技術(shù)的出現(xiàn)，可以很大程度上改變砂型鑄造所處的不利境地。采用3DP砂型打印技術(shù)無(wú)需模具，直接打印砂型，可以用最少時(shí)間和最低成本完成新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和中小批量產(chǎn)品交付。經(jīng)過(guò)3DP工藝驗(yàn)證后，鑄造工藝得以完善、合同順利簽訂，再投入資金開(kāi)模具進(jìn)行大批量制造，可以節(jié)省大量模具投入。在質(zhì)量方面，3DP砂型不受到模具翻砂工藝的制約，具有10微米級(jí)的高精度、復(fù)雜結(jié)構(gòu)一體自由成型，部分鑄鋁件的鑄造面精度可以和精密鑄造媲美，同時(shí)也減少了裝配誤差造成的廢品率，減少了工人勞動(dòng)，綜合經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

近年來(lái)，在技術(shù)及市場(chǎng)需求的雙重驅(qū)動(dòng)下，我國(guó)3DP砂型打印技術(shù)發(fā)展迅速。國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的3D打印裝備及制造服務(wù)提供商北京隆源自動(dòng)成型系統(tǒng)有限公司（三帝科技旗下，簡(jiǎn)稱(chēng)“隆源成型”）自主開(kāi)發(fā)并推出了AFS-J1600、AFS-J2100系列量產(chǎn)型設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了15s以內(nèi)/層的打印速度并通過(guò)了1000小時(shí)級(jí)設(shè)備穩(wěn)定性測(cè)試，具有良好的打印精度和內(nèi)在質(zhì)量，面向鑄鋁、鑄鐵、鑄鎂、鑄鋼等應(yīng)用需求，配套豐富的砂材體系及粘結(jié)劑材料體系。

陜西省武功縣欣鑫有色金屬鑄造有限公司于2021年引進(jìn)了兩臺(tái)隆源成型3DP砂型打印機(jī)用于砂型生產(chǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)完全替代了木模翻砂工藝。不僅節(jié)省了開(kāi)模成本和時(shí)間，還避免了模具設(shè)計(jì)的不合理及修模造成的風(fēng)險(xiǎn)。生產(chǎn)效率大幅提高，尤其對(duì)于周期短、精度高、小批量的高附加值產(chǎn)品試制，能夠更加得心應(yīng)手地高質(zhì)高效交付，成為一大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

欣鑫鑄造通過(guò)隆源成型3DP砂型打印機(jī)采用砂型快速鑄造工藝為某車(chē)廠試制發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，由于缸體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且壁厚較小，如果采用傳統(tǒng)方法制作周期需要1個(gè)多月。3DP砂型打印設(shè)備制作的砂型，精度和強(qiáng)度較傳統(tǒng)工藝均有很大提高，抗拉強(qiáng)度可達(dá)2MPa，鑄件表面粗糙度低于Ra12.5，缺陷控制良好，無(wú)多肉、氣孔、裂紋、夾渣，無(wú)表面缺陷及殘缺。僅耗時(shí)10天交付灰鑄鐵（HT250）成品鑄件，制作周期縮短了2/3，成本降低30%。

欣鑫鑄造通過(guò)隆源成型3DP砂型打印機(jī)采用砂型快速鑄造工藝為某新能源車(chē)企試制輕量化車(chē)架，如果采用傳統(tǒng)方法制作，生產(chǎn)周期需要40天。采用3DP砂型打印快速鑄造，最終成型鑄件的尺寸精度達(dá)到CT7級(jí)，表面粗糙度低于Ra12.5μm，鑄件表面無(wú)氣孔、裂紋，形狀完整、結(jié)構(gòu)清晰。最終6天交付鋁合金（ZL101）成品鑄件，制作周期縮短85%，成本減少32%。

欣鑫鑄造負(fù)責(zé)人譚大為表示，現(xiàn)在訂單多得做不過(guò)來(lái)，兩臺(tái)3DP砂型打印機(jī)24小時(shí)開(kāi)機(jī)連軸運(yùn)轉(zhuǎn)，目前月打印20噸砂型的產(chǎn)能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了巨大的市場(chǎng)需求。欣鑫鑄造下一步將引進(jìn)更多的3DP砂型打印機(jī)，實(shí)現(xiàn)月產(chǎn)能近百?lài)?、年產(chǎn)值近億元的目標(biāo)?！叭缃窀鞣N復(fù)雜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品我們都能生產(chǎn)，效率提升了2倍，成本降低了一半。同時(shí)，因?yàn)榻回浿芷诖蠓s短，產(chǎn)品的利潤(rùn)率也有很大提高，我們得到的是實(shí)實(shí)在在的效益。”在很多傳統(tǒng)鑄造企業(yè)還在因高耗能、高污染、產(chǎn)品精度達(dá)不到要求而面臨轉(zhuǎn)型困境的當(dāng)下，欣鑫鑄造已搭上3D打印綠色鑄造的快車(chē)成功實(shí)現(xiàn)了突圍。

綜上，3DP砂型打印技術(shù)對(duì)于砂型性能、加工速度、成型尺寸等的優(yōu)化提升具備明顯優(yōu)勢(shì)，目前已成熟應(yīng)用于鑄造生產(chǎn)中，尤其適用于新品研發(fā)、復(fù)雜產(chǎn)品及小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)。隨著市場(chǎng)的進(jìn)步以及對(duì)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度與質(zhì)量要求的逐漸提升，相信在未來(lái)幾年，面對(duì)千億級(jí)的砂型鑄造市場(chǎng)，3DP砂型打印會(huì)占據(jù)越來(lái)越多的份額，助力中國(guó)鑄造高質(zhì)量發(fā)展。

【關(guān)于隆源成型】
北京隆源自動(dòng)成型系統(tǒng)有限公司（Longyuan AFS Co.,Ltd.）為北京三帝科技股份有限公司（3D Printing Technology, Inc.）旗下企業(yè)。1994年即研制成功國(guó)內(nèi)首臺(tái)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的商品化工業(yè)級(jí)3D打印設(shè)備——選區(qū)激光粉末燒結(jié)快速成型機(jī)，是中國(guó)最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)級(jí)3D打印產(chǎn)業(yè)化、服務(wù)化的企業(yè)之一，是國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，中關(guān)村高新技術(shù)企業(yè)，海淀區(qū)創(chuàng)新企業(yè)，北京市專(zhuān)精特新企業(yè)，智能制造關(guān)鍵技術(shù)裝備供應(yīng)商。
隆源成型專(zhuān)注3D打印裝備及制造服務(wù)，公司擁有近30年的3D打印服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)研究院、博士后工作站、工程技術(shù)中心“三位一體”的協(xié)同創(chuàng)新體系，提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。通過(guò)自主研發(fā)的SLS選區(qū)激光燒結(jié)、SLM選區(qū)激光熔化、3DP砂型打印、BJ噴墨金屬打印、DED定向能量沉積等系列智能裝備，通過(guò)分布全國(guó)的智造中心為用戶提供砂型打印快速鑄造、蠟型打印精密鑄造、成品件快速試制、梯度金屬3D打印等快速制造服務(wù)。逾千家設(shè)備、加工服務(wù)用戶遍布航空航天、汽車(chē)、摩托車(chē)、軌道交通、船舶泵閥、機(jī)械制造、藝術(shù)鑄造、金屬加工等領(lǐng)域。