鑄造行業(ye) 一直在使用數據，數字化現在帶來了數據量、粒度和可處理性的根本性轉變，也開辟了新的機會(hui) 。 尤其是3D打印砂型模具的出現，使得鑄造業(ye) 的數字化特征更加明顯。通過3D打印的砂模與(yu) 仿真模擬軟件，X射線無損檢測技術相結合，可以實現以數字化工作流程鑄造零件。

讓鑄造更簡單

TEI每年為(wei) 數百種新的設計生產(chan) 首批鋁鑄件，除了用於(yu) 試製領域的快速製造服務，TEI還設計、製造工裝和自動化係統，幫助其客戶將複雜的鑄件投入生產(chan) 。現在，TEI通過3D打印砂模與(yu) 仿真模擬軟件，計算機X射線斷層成像（CT）掃描相結合，實現數字化原型零件鑄造的工作流程。

3D打印搭建競爭(zheng) 優(you) 勢

TEI擅長低壓鑄造，低壓鑄造是指鑄型一般安置在密封的坩堝上方，坩堝中通入壓縮空氣，在熔融金屬的表麵上造成低壓力（0.06～0.15MPa），使金屬液由升液管上升填充鑄型和控製凝固的鑄造方法。這種鑄造方法補縮好，鑄件組織致密，容易鑄造出大型薄壁複雜的鑄件，無需冒口，金屬成品率達95%。無汙染，易實現自動化。但設備費用較高，生產(chan) 效率較低。一般用於(yu) 鑄造有色合金。

當然，低壓鑄造是一門由來已久的技術，低壓鑄造是最早的反重力鑄造技術，如今，低壓鑄造主要用於(yu) 生產(chan) 銷合金、鎂合金件，如汽車工業(ye) 的汽車輪轂、內(nei) 燃發動機的氣缸體(ti) 、氣缸蓋、活塞、導彈外殼、葉輪、導風輪等形狀複雜、質量要求高的鑄件。

3D打印砂型模具助力實現數字化原型零件鑄造的工作流程

TEI向汽車、航空航天和國防客戶提供鋁、鐵和鋼的機加工原型和小批量零部件。在voxeljet-維捷的高效大幅麵3D打印係統的幫助下，TEI將提高從(cong) 設計到製造的速度，為(wei) 工業(ye) 生產(chan) 提供設計、3D打印、鑄造、熱處理、加工和檢測等各個(ge) 階段的製造服務。

自2004年以來，TEI就一直在通過3D打印製造砂型模具，3D打印砂型比手工製作的模具具有更複雜的幾何形狀，並且還可以將多個(ge) 模具零件作為(wei) 一個(ge) 整體(ti) 打印出來。

在某個(ge) 案例中，TEI能夠重新設計直升機齒輪箱的模具，將砂芯的數量從(cong) 78個(ge) 減少到僅(jin) 五個(ge) 3D打印零件，消除了許多接縫，並減少了模具的組裝。

3D打印與(yu) 仿真結合

TEI擁有美國最大的砂型3D打印機voxeljet-維捷 VX4000，打印頭具有超過25000個(ge) 可單獨控製的噴嘴和1100毫米的打印寬度，打印機的打印速度可達每小時172升。可以經濟地構建以往帶來複雜製造挑戰的零件砂型模具：例如發動機缸體(ti) 缸蓋、泵體(ti) 、閥體(ti) 、排氣歧管、殼體(ti) 、閉式葉輪、結構件等。

為(wei) 了設計和模擬這些砂型模具，TEI使用了鑄造壓鑄模擬EKK CAPCAST軟件。該軟件使該公司能夠快速迭代模具設計，其特點是計算模擬精確、高效、計算速度快及使用方便。其模擬結果最接近實際鑄件，這是當今進行小批量和快速迭代工作的必要工具。

通過將3D打印技術與(yu) 仿真結合在一起。TEI可以模擬鋁填充模具的整個(ge) 過程，然後查看材料如何固化。無需使用昂貴的3D打印模具進行所有測試迭代，而是在屏幕上進行。設計師可以在幾個(ge) 小時內(nei) 進行高達10次的迭代，然後完成設計並3D打印整個(ge) 模具。

仿真和3D打印相結合，有助於(yu) 縮短交貨時間，從(cong) 而使從(cong) CAD設計到金屬鑄造的過程變得更快、更便宜且更容易。TEI每周要開發約四款新產(chan) 品，3D打印砂模使TEI能夠快速製造零件，而仿真功能則使其能夠準確而自信地進行生產(chan) 。

根據3D科學穀的了解，TEI控製零件最終質量的一種方法是將低壓鑄造的澆注自動化，無需手動澆鑄鋁，而是使用計算機控製器將其泵入。這樣可以以受控的方式非常快速地填充模具，然後在整個(ge) 固化過程中對其加壓，以消除任何孔隙。

這種自動化過程可產(chan) 生具有良好材料性能的高質量鑄件，實際上，這些性能有時可能會(hui) 太好。對於(yu) 用做碰撞測試的原型組件，TEI必須使其原型砂鑄件與(yu) 壓鑄件的材料特性相匹配。

原型與(yu) 批量生產(chan) 的銜接

用於(yu) 汽車車身部件的高壓壓鑄件具有很高的延展性，因此TEI必須在砂鑄件中實現相同延展性。然而砂鑄件通常非常堅固，TEI通過使用不同的合金和熱處理來“降低”這些性能，使其更像是強度較低的壓鑄件

TEI生產(chan) 的零件中大約有一半在大批量生產(chan) 的過程中將采用高壓壓鑄件，然而開發用於(yu) 大型車輛副車架或底盤的壓鑄模具可能需要長達8個(ge) 月的時間，成本高達150萬(wan) 美元，而通過逼近壓鑄件的性能，TEI通過3D打印的砂模在短短2周內(nei) 完成零件交付。

實現閉環數據流

不管所涉及的鑄件是用於(yu) 碰撞測試的原型還是用於(yu) 最終用途的零件，其數字線程都不會(hui) 以計算機控製的澆鑄結束。在取出鑄件後，還需要根據所需的詳細性能，通過各種無損檢測（NDT）方法並結合軟件對鑄件進行檢查。

對於(yu) 原型和其他小批量應用，TEI通過其Yxlon CT Compact斷層掃描係統，該係統是專(zhuan) 為(wei) 中型至大型鑄件設計的CT掃描儀(yi) ，可對包括9.9“（250毫米）厚的鋁鑄件在內(nei) 的高密度零件進行成像，主要用於(yu) 查找鑄件中的缺陷以及需要測量內(nei) 部特征的地方。

目前，掃描獲得的 CT數據已加載到Volume Graphics的VGStudio Max中，可以在其中疊加到CAD上並根據結果進行分析，鑄件與(yu) 其原始設計進行比較。

這就是數字化鑄造的整個(ge) 閉環過程，通過仿真模擬預判會(hui) 發生什麽(me) ，然後通過CT掃描來了解具體(ti) 發生了什麽(me) 。您可以在不切割零件的情況下確認鑄件中有什麽(me) 。”

對於(yu) 需要檢查的較大批量零件，TEI通過X射線係統進行檢測，如果在特定鑄件中發現問題，機器甚至可以提示操作員檢查該特定點的每個(ge) 參考圖像。這些圖像也存儲(chu) 在數據庫中並與(yu) TEI的客戶共享。

每個(ge) 鑄件都具有完整的製造曆史記錄相關(guan) 的序列號，對應著可以查找包括鑄造，熱處理以及X射線或CT掃描數據，以實現完全可追溯性。

落地中國的本地化解決(jue) 方案

2019年5月16日，voxeljet China-維捷中國在蘇州的新廠房舉(ju) 行了隆重的開幕典禮，由此揭開了維捷推進設備和材料的國產(chan) 化和定製化，快速響應中國市場，為(wei) 客戶帶來最優(you) 化的產(chan) 品和服務進程。

目前VX2000係列已轉移到維捷蘇州工廠生產(chan) ，執行德國標準，所有核心零部件從(cong) 德國進口，供應全球市場。VX2000的本地化一方麵降低了成本，同時大大提高售後服務的響應速度與(yu) 靈活性，改進了用戶體(ti) 驗。

耗材方麵，沈陽鑄造研究所有限公司聯合維捷中國及國內(nei) 優(you) 質矽砂製造企業(ye) -福建省益強矽砂科技有限公司，經過兩(liang) 年多的技術攻關(guan) ，成功開發出國產(chan) 化砂型3D打印用耗材包括：3D打印專(zhuan) 用矽砂及專(zhuan) 用綠色粘結劑-樹脂和固化劑。各項技術性能達到國際先進或領先水平，在保證進口耗材打印品質的同時，為(wei) 用戶大幅度降低了製造時間和經濟成本。

VX4000也在維捷中國用戶-安徽滁州鑫諾實業(ye) 有限公司正式投產(chan) 使用，這台全球最大砂型3D打印係統提高了鑫諾的新產(chan) 品開發能力，和高端大型複雜精密鋁合金鑄件的生產(chan) 能力。