3Dプリントが砂型鋳造を混乱させる方法は次のとおりです

砂型鋳造には数千年前の歴史があり、その間ほとんど変わっていません。しかし、3D印刷のおかげで、状況は変わりつつあります。これらの取り組みの成果の一部を以下に示します。

定評のある企業が革新的であり続けるための支援

今日の非常に競争の激しい市場では、1世紀以上前に設立された企業でさえ、顧客を満足させ、サービスのために他の場所に行くのを防ぐために継続的に改善する必要があります。 D.W.クラークは、砂型鋳造法に3D印刷を実装し、注目に値する結果を得た多合金金属鋳造会社です。

伝えられるところによると、同社は従来の工具やパターンの方法を排除しながら、リードタイムを数か月から数週間に短縮しました。 D.W.クラークはバインダー噴射技術を使用しており、副社長のジェフブレクは潜在的に短縮された時間枠の例を示しました。

" 2週間以内にインペラを仕上げてほしいというお客様がいらっしゃいます。また、2週間以上機械を稼働させなかったため、2週間以内に金型を設計し、印刷し、鋳造物を注ぎ、鋳造物を熱処理し、鋳造物を2週間以内に仕上げることができました。」

3D印刷を砂型鋳造に導入することの別の利点は、複雑な部品の製造に関連するコストを削減できることです。プリンタは、担当者が必要なときにすばやく複製できるデジタルファイルから動作します。さらに、企業が選択したプリンターは、従来の鋳造プロセスよりも少ない砂を使用します。そのメリットは、材料への支出が少ないことを意味します。

このケーススタディは、砂型鋳造が、老舗企業が関連性を維持し、顧客のニーズに応え続けると同時に、顧客の回復力を維持するのに役立つ他のメリットを実現するのにどのように役立つかの一例です。

コストを抑えながらプロトタイピングを容易にする

砂型鋳造に3D印刷を適用することも、企業がプロトタイピング時間を短縮したい場合の魅力的な代替手段です。 GRATZ Engineeringはドイツの会社で、全国にいくつかの場所があり、従業員は250人弱です。砂型鋳造プロジェクトで3D印刷を使用すると、プロトタイピングで特に有利であることがわかりました。同社は通常、3D印刷による砂型鋳造と、直接金属レーザー焼結（DLMS）に依存しています。

部品管理責任者のAndreasSteinbronn氏は、次のように述べています。「速度が問題にならない限り、レーザー焼結のような金属3D印刷は常に高額です。プロトタイプに2、3週間かかる場合は、通常、従来の金属鋳造と3D印刷された砂型、またはポリ（メチルメタクリレート）で作られたインベストメント鋳造パターンを組み合わせて使用​​することを好みます。」

Steibronn氏は、次のように続けています。「これにより、コストが大幅に削減されます。もちろん、コンポーネントの耐久性と安定性の向上も利点です。これの最も実用的な側面は、建物のボリュームが大きく、印刷速度が速いことです。」

3D印刷とDMLSの直接比較もありました。「バインダージェット印刷システムを使用すると、ターボチャージャーなどのプロトタイプのいくつかのバリエーションを並列に直接作成し、1つの同じ3D印刷で互いにネストすることができます。 DMLSの場合のように、1つのレベルだけでなく、プロセスを実行します。」

企業がより軽量でより薄い新しい設計のプロトタイプを作成できるようにする

砂型鋳造は、複雑な金属部品を製造するための永続的に人気のある方法です。それが提供する効率と費用効果に加えて、再利用性の側面があります。砂型鋳造で作られた各型は使い捨てアイテムです。ただし、完成した部品を型から取り出した後、人々は砂の混合物を将来の成形プロジェクトに再利用できます。

砂型鋳造と3D印刷を組み合わせることで、別の種類の持続可能性が提供されます。これにより、クライアントはプロトタイプを徹底的に検査し、生産を開始する前に厳密なテストを行うことができるため、時間と費用を大幅に節約できます。

Brooks Crownhill Ltd.（BCP）と呼ばれる英国の会社は、電気モーターや自動車部品のハウジングを製造する際に3D砂型鋳造を使用しています。同社のセールスディレクターであるLeeHendersonは、このビジネスはこの新たなプロセスにとって見知らぬ人ではないことを明らかにしました。

「私たちはかなり前から3D印刷と鋳造、または印刷鋳造を使用してきました。計り知れない利点は明らかです。このプロセスは高速で費用効果が高く、設計者に大きな創造的自由を与えます。これは、確立されたコンポーネントを再考し、コンポーネントのトポロジーを最適化するなどして、可能な限り多くの材料を節約するために重要です」とヘンダーソン氏は述べています。

Hendersonまた、砂型鋳造に3D印刷を使用することで、BCPが新たな顧客のニーズにどのように対応できるかについても説明しました。クライアントは、より軽くて薄い新しいデザインを要求することがよくあります。彼は、フライス盤やコアシューティングのような従来のプロセスは、顧客の部品の形状に対応していなかったと述べました。ただし、3Dプリントによる砂型鋳造は可能です。ヘンダーソン氏によると、多くの人が3Dプリントと砂型鋳造がもたらすメリットに気付いていないという。ただし、このような結果は、オプションの牽引力を高めるのに役立つ可能性があります。

ファウンドリに不動産を転用させる

3D印刷がオプションになる前は、ファウンドリは施設の大部分をパターン化されたマッチプレートの収容に捧げるしかありませんでした。これらのパターンは、クライアント向けに作成されたパーツのコピーを表しています。ファウンドリで働く人々は、クライアントが彼らに再び部品を作るように頼むときはいつでもそれらのプレートに依存しています。それらのマッチプレートの列はしばしば非常に広大になるため、鋳造所はそれらを維持するために倉庫に支払います。

ただし、3D印刷はデジタルファイルに依存しているため、砂型鋳造に3D印刷を使用する企業は、物理的なマッチプレートを現場に保管する慣行を最小限に抑えるか、なくすことができます。ハワード・レットは、砂型鋳造用の3D印刷を専門とする会社であるViridis3Dで働いています。彼は、3D印刷によって提供されるデジタル化により、企業は湿度管理や害虫の保管施設への侵入などの問題を心配する必要がなくなったと述べました。
代わりに、中から低使用のパターンをUSBドライブ。これは、従来の保存方法に関連する多くの不便さを取り除くポータブルオプションです。ファウンドリが十分なスペースを解放すれば、ビジネスの成長や拡張の許可など、他の目的に使用できます。

さらに、クライアントのファイルをデジタル形式にすることで、ファウンドリが顧客の注文を受け取ってから担当者が作業を開始するまでの時間が短縮されます。場合によっては、鋳造労働者は、デジタルファイルを受け取った同じ日に溶融金属を大きな型に注ぐことができます。

プロセスが複数のメリットをもたらすことを証明する

進行中の研究によると、砂型鋳造に3D印刷を使用することを決定した場合、人々は多くの利点を期待できることが示されています。ある調査では、ポンプボウルを作成する際に3D印刷と従来の砂型鋳造を比較しました。

チームは、3D印刷によるアプローチで、砂型鋳造金型の部品を印刷するのに26時間しかかからなかったことを発見しました。これは、従来のアプローチがそのステップに到達するのに必要な6週間以上に比べて、大幅に短い時間枠です。 また、3Dプリントされたボウルは、対応するボウルよりも約300ミクロン滑らかでした。また、従来のキャストボウルよりも約27％軽量でした。

別の研究プロジェクトでは、3Dプリントと砂型鋳造で作られたセラミックモールドと従来の技術の違いを比較しました。 3D印刷で作成されたオプションは、95％軽量化されました 従来の鋳造セラミックモールドと比較して、金属収率が29％最適化されました。もう1つの違いは、従来の方法では製造に2倍近くの時間がかかったことです。これは、チームが2つの部分からなるパターンを作成し、その表面を滑らかにする必要があったためです。

3Dプリントは砂型鋳造のゲームチェンジャーです

これらの例は、人々が3D印刷を従来の砂型鋳造の魅力的な代替品としてより頻繁に見ている理由を浮き彫りにしています。まだ主流の慣習ではありませんが、すぐに変わる可能性があります。より多くの企業がそれを実験して印象的な結果を得るにつれて、他のファウンドリもそれに倣い、技術をより一般的にする必要があります。