鑄造是制造業(yè)的根本,，鑄造業(yè)的發(fā)展更是國(guó)家強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的關(guān)鍵一環(huán)。國(guó)家非常重視鑄造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和布局,，“十四五”規(guī)劃明確了要數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展的目標(biāo)：到2025年,，采用3D打印技術(shù)生產(chǎn)的鑄件超過50萬噸；實(shí)現(xiàn)無機(jī)粘結(jié)劑等綠色造型材料的示范應(yīng)用,；鑄造廢砂再生循環(huán)利用達(dá)到800萬噸以上,；培育200家以上綠色鑄造工廠。今年4月三部委的聯(lián)合發(fā)文中也提出,，要推動(dòng)一體化壓鑄成形,、無模鑄造、砂型3D打印等先進(jìn)工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,。
作為世界第一鑄造大國(guó),，中國(guó)的鑄造產(chǎn)業(yè)有4000億左右的市場(chǎng)規(guī)模，全球占比45%,；有24000多家鑄造廠,，2022年鑄件總產(chǎn)量5170萬噸,，保持著穩(wěn)健的增長(zhǎng),。但同時(shí)也存在產(chǎn)能過剩、高能耗,、高污染,、不強(qiáng),、不精的問題，節(jié)能減排壓力大,、技術(shù)工人短缺,、自主創(chuàng)新能力弱、同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)嚴(yán)重,。據(jù)統(tǒng)計(jì),，全國(guó)鑄件年產(chǎn)量萬噸以上的鑄造企業(yè)超過千家，5萬噸以上的企業(yè)近200家,。頭部2000多家的鑄件產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)能的55%以上,。而頭部企業(yè)缺乏定制能力或小批量試制能力，開發(fā)新產(chǎn)品速度慢,、成本高,；“長(zhǎng)尾”企業(yè)產(chǎn)能利用率低，大多要被淘汰,；只有“長(zhǎng)尾”中的頭部企業(yè),，在依靠3D打印和自動(dòng)化率提升后能夠生存，并可能有數(shù)倍的集中度提升空間,。
在政策,、市場(chǎng)、技術(shù)等的多輪驅(qū)動(dòng)下,，3DP砂型打印技術(shù)應(yīng)運(yùn)而起,。3DP砂型打印技術(shù)是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),運(yùn)用粉末狀金屬或非金屬等可粘合材料,逐層打印的方式來構(gòu)造物體的數(shù)字化綠色制造技術(shù)。相較傳統(tǒng)砂型鑄造,，3DP砂型打印技術(shù)無需模具,，直接打印砂型，設(shè)計(jì)靈活,，可以低本,、高效地完成新品開發(fā)和中小批量產(chǎn)品交付，快速響應(yīng)市場(chǎng)需求,。在質(zhì)量方面,，3DP砂型不受模具翻砂工藝的制約，具有微米級(jí)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),。
目前，3DP砂型打印技術(shù)已在鑄造生產(chǎn)中得到了成熟的商業(yè)化應(yīng)用，是一項(xiàng)真正經(jīng)過市場(chǎng)驗(yàn)證的普惠性技術(shù),。其對(duì)砂型性能,、加工速度、成型尺寸等的優(yōu)化提升優(yōu)勢(shì)明顯,，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)。一些引入3DP砂型打印裝備進(jìn)行智能化改造的鑄造企業(yè),，已經(jīng)建立了綠色,、柔性、高端的快速鑄造能力,，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)效率,、產(chǎn)能、營(yíng)收的翻倍增長(zhǎng),。部分企業(yè)甚至由于技術(shù)和服務(wù)提升明顯,，出現(xiàn)了供不應(yīng)求、訂單外溢的情況,。
圖：已成熟應(yīng)用3DP砂型打印技術(shù)的綠色快速鑄造工廠
面對(duì)市場(chǎng)上各品牌的3DP砂型打印設(shè)備,，價(jià)格、性能,、穩(wěn)定性,、使用維護(hù)成本等通常是用戶在選購(gòu)時(shí)會(huì)考量的因素。其中,，由3D打印裝備及快速制造服務(wù)提供商北京三帝科技股份有限公司自主研制的一款生產(chǎn)型旗艦產(chǎn)品——隆源成型3DP砂型打印設(shè)備AFS-J1600Pro一經(jīng)面市即廣受市場(chǎng)青睞,，已被多家鑄造廠用戶購(gòu)入用于產(chǎn)線，憑借卓越的成型精度,、平衡可控的鑄造性能和優(yōu)良的可靠性幫助用戶解決了鑄造生產(chǎn)中效率,、強(qiáng)度與鑄造性能的矛盾，完成訂單數(shù)千萬,。
據(jù)了解,，該設(shè)備成型缸尺寸為1600×800×600mm，采用了最新一代高穩(wěn)定性,、低噪音的高速振動(dòng)鋪粉技術(shù)和2-Pass高精度打印技術(shù),，配合高性能成型工藝和智能算法技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)15秒每層的打印速度和最高±0.3mm的打印精度,；打印砂型的抗拉強(qiáng)度最高可達(dá)2.5MPa,，發(fā)氣量8-11ml/g，表面粗糙度≤Ra25,。設(shè)備采用了模塊化設(shè)計(jì),，維護(hù)方便靈活,，維護(hù)成本低；配備智能化系統(tǒng),，令操作更簡(jiǎn)便，可實(shí)現(xiàn)一鍵式打印,，且具有打印預(yù)警提示功能,；還可通過視覺監(jiān)控等智能化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)加工全過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),、記錄可追溯,。面向鑄鋁、鑄鐵,、鑄鋼,、鑄鎂等不同鑄造應(yīng)用需求，提供開源砂材工藝解決方案,，配套豐富的砂材體系及高性能的粘結(jié)劑,、固化劑、清洗劑,，為用戶優(yōu)化使用成本,。
某用戶通過AFS-J1600Pro采用砂型快速鑄造工藝為某新能源車企試制輕量化車架，6天即交付鋁合金（ZL101）成品鑄件,。成品尺寸精度達(dá)到CT7級(jí),，表面粗糙度優(yōu)于Ra12.5，鑄件表面無氣孔,、裂紋,，形狀完整、結(jié)構(gòu)清晰,。相較傳統(tǒng)制造工藝需要40天的制作周期,，采用3DP砂型打印快速鑄造，制作周期縮短了85%,，成本減少32%,。
某用戶通過AFS-J1600Pro采用砂型快速鑄造工藝為某車廠試制發(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，鑄件表面粗糙度優(yōu)于Ra12.5,，缺陷控制良好,，無多肉、氣孔、裂紋,、夾渣,，無表面缺陷及殘缺。僅耗時(shí)10天即交付灰鑄鐵（HT250）成品鑄件,，制作周期縮短了2/3,，成本降低30%。
“十四五”是我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整,、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要階段,，也是我國(guó)鑄造行業(yè)加快發(fā)展的重要時(shí)期。一些鑄造企業(yè)還在因高能耗,、高污染,、產(chǎn)品精度達(dá)不到要求、招工難等問題而困擾,，深陷資金,、技術(shù)、訂單的循環(huán)怪圈中而彷徨和迷茫,。建議這些企業(yè)經(jīng)營(yíng)者們應(yīng)及早跳出固有思維,，在深刻理解并領(lǐng)會(huì)國(guó)家大政方針的基礎(chǔ)上，主動(dòng)求變,，轉(zhuǎn)換思路和發(fā)展方式,，通過技術(shù)、工藝的改造升級(jí),，走綠色化,、智能化、高端化的可持續(xù)發(fā)展之路,，才能抓住機(jī)遇,，在困境中實(shí)現(xiàn)突圍。