砂型鋳造用の3D印刷の概要

産業界での3D印刷の最も効果的なアプリケーションの1つは射出成形であり、印刷された金型の使用は、材料費の削減、ワークフローの合理化、および一貫した品質の維持に役立ちました。ただし、3D印刷が新しい改善や機能強化の機会を提供するのは、製造技術だけではありません。生産プロセスを合理化および改善するための継続的な取り組みの一環として、先進的なファウンドリは3D印刷と砂型鋳造を組み合わせています。

砂型鋳造とは何ですか？

砂型鋳造は、砂ベースの型を使用して溶融金属を鋳造するプロセスです。まず、砂はフレーム内に含まれ（専門家によって「フラスコ」と呼ばれます）、その後、型の空洞と金属が注がれるゲートがパターンを使用して刻印されます。型の2つの半分が一緒に配置され、鋳造が行われます。金属が冷えたら、砂を砕き、必要な洗浄や後処理を行うだけです。

砂自体は「グリーンサンド」と呼ばれる特殊な材料であり、シリカ、クロマイト、またはジルコンと水、粘土、無煙炭を組み合わせたものです。この名前は、キャスト前に設定するのではなく、グリーン（つまりウェット）ステージで使用されるという事実を表しています。

砂型鋳造は、多くのメーカーが成功を収めているように、特にプロセスが自動化されている場合、プロトタイピングと生産の両方に金属部品を提供する費用効果が高く用途の広い方法です。この方法でキャストできる素材は次のとおりです。

• アルミニウム
• 真ちゅう
• マグネシウム
• 鉄
• 鋼

さまざまな合金を利用して、大きな効果を上げることもできます。

3Dプリントはどこからやってくるのですか？

射出成形と同様に、砂型鋳造で使用されるパターンは、製造に非常に費用と時間がかかり（特に、CNC機械加工が採用されている場合）、保管寿命が限られています。 3D印刷はこれらの問題を解消し、CADソフトウェアを使用してパターンとゲーティングシステムを設計し、必要に応じて必要なときに大幅に削減されたコストで印刷できるようにします。これにより、鋳造所は生産部品用に大規模な砂型鋳造の展開を開始することができました。

3D印刷は、部品を保管する必要をなくすだけでなく、他の方法では実現が非常に難しいレベルの詳細と複雑さを可能にします。これをさらに改善するために、熱可塑性プラスチックで印刷されたパターンとゲートを後処理中にコーティングして、熱や砂の摩耗に対する耐性を向上させ、完成部品の全体的な精度を高めることができます。

さらに、ラピッドプロトタイピングのツールとしての3D印刷の柔軟性は、砂型鋳造アプリケーションですぐに明らかになります。通常、パターン作成にかかる時間とコストにより、プロトタイピング段階でサンドキャストパーツが実行できる反復回数が制限されます。 3D印刷によってパターン作成に伴うストレスと費用が最小限に抑えられると、ファウンドリはプロトタイピングにはるかに機敏なアプローチを取り、部品の複数の反復をテストし、生産を開始する前にエラーを修正できることを確認できます。

印刷技術に関しては、Stratasysのような企業が実証しているように、FDMとポリジェット印刷は砂型鋳造プロジェクトに非常に効果的であることが証明されています。 Ex-OneのS-Maxなど、砂型鋳造アプリケーション用に特別に設計された多くのプリンタも市場に参入しています。これらの機械は、鋳造所で発生する急激な温度変化で動作するように設計されており、提供する部品の品質や機能に悪影響を与えることはありません。

補完的なテクノロジーにより、より効率的な生産プロセスが実現します

3D印刷をワークフローにうまく組み込んだファウンドリから学ぶべき教訓があり、どのメーカーもその恩恵を受けることができると私たちは主張します。砂型鋳造と3D印刷は、それらを一緒に使用するとそれぞれの利点が強化され、制限が克服されるという点で、真に補完的な技術です。

すでに達成されたことに基づくと、3D印刷は、ファウンドリのツールキットの不可欠な部分になるように非常に設定されているように見えます。