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3D打印造出大型水电机组零部件,铸造业改头换面!

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铸造是装备制造业的基础产业,我国铸造产量连续16年稳居世界第一,是名副其实的铸造大国。然而,传统的铸造设备以混砂机为主,劳动强度大,效率低。最让人糟心的是工作环境恶劣,工人经常白脸进去,黑脸出来,时间久了,一线技术人员流失严重。

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▲六年前宁夏的一家铸造厂

这是六年前宁夏的一家铸造厂,厂区充斥着粉尘、噪音,污染严重。六年后,这里已经变成一个全新的3D打印基地。他们,正在颠覆着传统意义的铸造生产。

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▲六年后全新的3D打印基地

在这个智能车间,三名工人管理着14台3D打印机,这些打印机24小时作业。宁夏共享集团董事长彭凡,在脏乱差的铸造厂干了30多年,他立志要做铸造产业的颠覆者。

什么是3D打印?

其实就是分层叠加技术,是一个从三维降到二维、再升到三维的过程。这项技术首先利用切片软件将实体沿高度方向切成薄层,这个步骤可近似看成,一个平面一层一层进行打印,再叠加起来形成立体。3D打印技术在铸造领域有一个分支,名叫3DP,目前在业内生产效率最高,成本相对较低,最易于产业化推广。

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以前做一个铸件,必须先做出一模一样的模型,做完得两个月。而铸造3D打印没有模型,只要直接将阴膜打印出来,再浇上铁水或钢水即可。铸件也不需要人工组配,一周左右就能做出成品。

3D打印各种规格的砂芯也是由智能无人驾驶运载工具进行无缝运载作业。在铸造3D打印智能工厂车间里,移动机器人、桁架机器人、微波烘干设备、立体仓库等组成智能流水线,生产效率是同等规模传统铸造的5倍以上。据了解,整个车间每班仅需7人,全部工作在空调环境,无吊车、无重体力劳动,而且实现了零排放。

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车间里,正在打印的是大型水电机组整铸转轮砂型。喷头射出的树脂与砂子里的固化剂发生反应后固化,勾画出砂型截面图形。转轮砂型要通过2000层堆叠,每层砂子的厚度只有0.3毫米,只要有一层没有达到水平,之后所有的砂层都将倾斜,导致整个砂型报废。

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16个小时,昼夜不停,一个形状复杂、直径4.6米的整铸转轮砂型终于打印出来,尺寸精度误差不到1毫米。

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而在总装车间里,一台铸造砂型3D打印设备正在进行框架总体吊装,用它可以打印一个3吨重的成年非洲大象模型。

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以发动机气缸盖铸件为例。原先用金属模具得做近20个砂型零件,需要一个高技能工精密组装出来,是一个高级技工培训半年才能干的工作。而采用3D打印技术一次就能打印完成,误差也从原来的1毫米降到了0.3毫米,生产效率提高约3—5倍,成品率提高了20%—30%。

铸件生产由复杂变得简单,传统的铸造生产方式则由“黑色”变为“绿色”。随着生产实现零排放,以前的翻砂车间摇身一变成了空调工厂,彻底颠覆以手工为主的多品种小批量砂型铸造生产方式。

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宁夏共享集团股份有限公司的共享装备铸造3D打印智能工厂是世界首个万吨级铸造 3D 打印智能工厂。该公司突破了“球墨铸铁件UT 标准”“液力缓速器”等世界性难题3d打印铸造翻砂模具,在国内率先实现了大型3D打印机在铸造行业产业化应用。如今,这里已成为国务院认定的 7 个国家双创示范企业之一,发改委确定的国家智能铸造产业创新中心,工信部批准建设的国家增材制造创新中心。

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与世界先进水平相比,3D打印设备材料成本降低2/3,打印效率提高3~5倍3d打印铸造翻砂模具,设备成本下降2/3。有效地带动了产业链上下游的发展,引领中国铸造转型升级。

六年前,彭凡带着大家在车库里组装出第一台铸造砂型3D打印机,现在,他们可以批量生产铸造砂型3D打印设备,去改变更多的铸造企业。目前中国有26000多家铸造企业,3D打印和人工智能颠覆的不仅仅是一两家工厂,而是整个行业。‍‍

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