第一章：深層剖析：傳統(tǒng)鑄造缺陷的根源挑戰(zhàn)

1.1 常見的鑄造缺陷及其深層成因

鑄造缺陷是導致報廢率居高不下的直接原因。這些缺陷并非偶然，而是由傳統(tǒng)鑄造工藝固有的物理和流程限制所決定。

首先是氣孔與縮孔。氣孔主要源于金屬液在澆注和凝固過程中氣體（如氫氣、模具發(fā)氣）的卷入或無法有效排出。當液態(tài)金屬中溶解的氣體在冷卻凝固時因溶解度降低而釋放，如果未能及時排出，就會在鑄件內部或表面形成氣泡。與之相關的是縮孔，這是金屬在凝固過程中體積收縮的自然現(xiàn)象。如果冷卻系統(tǒng)設計不當，導致局部模具溫度過高，或補縮不足，便會形成內部空洞或凹陷，即所謂的縮孔。

其次是夾砂與錯型。在傳統(tǒng)砂型鑄造中，砂型和砂芯通常需要由多片分別制作后進行組裝和粘接。在這個過程中，任何微小的砂芯破裂或粘接不當都可能導致砂粒被卷入金屬液中，形成夾砂缺陷。此外，如果模具分型面或砂芯定位不精準，還可能引發(fā)鑄件上下部分錯位的錯型缺陷。

最后是冷隔與裂紋。當金屬液流動性差、澆注溫度過低或流道設計狹窄時，兩股金屬流在前沿未能完全融合便已凝固，便會留下弱連接的冷隔。而在冷卻凝固過程中，如果鑄件內部存在不均勻的應力，則可能在收縮時產(chǎn)生熱裂紋。

1.2 傳統(tǒng)模具制造的“高成本”與“低效率”困境

傳統(tǒng)鑄造流程的另一個核心痛點在于其模具制造環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的木?；蚪饘傩竞兄圃焓且粋€勞動密集、對高技能工人依賴性極強的過程，其周期漫長且成本巨大。任何細微的設計修改都意味著需要重新制作模具，從而帶來高昂的額外成本和數(shù)周甚至數(shù)月的等待時間 。

這種對物理模具的過度依賴，也從根本上限制了鑄件的設計自由度。傳統(tǒng)制模工藝無法一體成型復雜的內部流道和中空結構，必須將其拆解成多個獨立的砂芯，再通過復雜的工裝和人工進行組裝 ²。這種流程上的限制迫使設計師們妥協(xié)，犧牲零件的性能以換取可制造性，例如簡化冷卻通道以適應鉆孔工藝，從而無法實現(xiàn)最佳的冷卻效果。

綜上所述，傳統(tǒng)鑄造的高報廢率并非孤立的技術問題，而是其核心流程的產(chǎn)物。傳統(tǒng)的“物理試錯”模式使得鑄造廠在發(fā)現(xiàn)缺陷后，需要經(jīng)過漫長的模具修改和重新試產(chǎn)過程，這是一種高風險、低效率的循環(huán)。3D打印的革命性價值在于，它提供了一個“無?；钡慕鉀Q方案，從根本上重塑了整個生產(chǎn)流程，將傳統(tǒng)的“物理試錯”模式轉變?yōu)椤皵?shù)字模擬驗證”，將風險前置，從而從源頭消除了大部分報廢誘因。

第二章：3D打?。簭募夹g到解決方案的革命性突破

2.1 無?；a(chǎn)：從根本上消除報廢誘因

3D打印的核心優(yōu)勢在于其“無?；钡纳a(chǎn)方式，這使得它能夠直接繞過傳統(tǒng)鑄造中所有與模具相關的固有挑戰(zhàn)，從而從根本上降低報廢率。

直接從CAD到砂型。 增材制造中的粘結劑噴射（Binder Jetting）技術 是實現(xiàn)這一目標的關鍵。其工作原理是，工業(yè)級打印頭根據(jù)三維CAD數(shù)字模型，將液態(tài)粘結劑精準地噴射在薄薄的粉末（如硅砂、陶瓷砂）層上。通過逐層粘結，數(shù)字文件中的三維模型便以實體砂型或砂芯的形式構建出來。這一過程徹底擺脫了對物理模具的依賴。由于無需漫長的模具設計和制造，制模周期可以從數(shù)周甚至數(shù)月縮短至數(shù)小時或數(shù)天，實現(xiàn)了“按需打印”和對設計變更的快速響應，大幅降低了前期投入和試錯成本。

一體成型與復雜結構。 3D打印的層積制造方式賦予了前所未有的設計自由度。它能夠將傳統(tǒng)工藝中必須拆分成多個部分的復雜砂芯，如發(fā)動機內部的蜿蜒流道，一體成型為單個整體。這不僅簡化了鑄造流程，更重要的是，它徹底消除了砂芯組裝、粘接和錯位環(huán)節(jié)，從而根除了因此類問題引起的夾砂、尺寸偏差和錯型等常見缺陷。

2.2 優(yōu)化工藝：用數(shù)據(jù)保障鑄件品質

3D打印的價值遠不止于“無?；北旧怼Ｋ鼘⒅圃炝鞒烫嵘烈粋€全新的數(shù)字化維度，使得在物理制造之前就能用數(shù)據(jù)進行驗證和優(yōu)化，將“事后補救”變?yōu)椤笆虑邦A見”。

數(shù)字模擬與設計。 在3D打印之前的數(shù)字化設計階段，工程師可以利用先進的有限元分析（FEM）軟件對澆注、補縮和冷卻過程進行精確的虛擬模擬。這使得在實際生產(chǎn)前就能預見并修正可能導致氣孔、縮孔或裂紋的潛在缺陷。例如，通過模擬金屬液在流道中的流動，可以優(yōu)化澆注系統(tǒng)設計，確保平穩(wěn)填充和有效排氣。這種數(shù)字化的預見性極大地提升了首次試制成功率，從源頭保障了鑄件的良品率。

優(yōu)異的型砂性能。 3D打印砂型因其逐層構建的特性，可以實現(xiàn)傳統(tǒng)工藝難以達到的均勻致密性和透氣性。這對于鑄造過程至關重要。均勻的透氣性確保了在澆注過程中，砂型內部產(chǎn)生的氣體能夠順暢排出，顯著減少因排氣不暢導致的氣孔缺陷。

隨形冷卻。 隨形冷卻技術是3D打印在鑄造模具領域的另一個革命性應用。通過金屬3D打印制造的模具鑲件，其冷卻流道可以完全仿照鑄件表面輪廓進行設計。這實現(xiàn)了快速、均勻的冷卻，顯著減少了因不均勻收縮導致的變形和縮孔，從而大幅降低了報廢率。根據(jù)相關數(shù)據(jù)，使用隨形冷卻的模具可將注塑周期時間縮短高達70%，同時顯著提升產(chǎn)品質量。

從“物理試錯”到“數(shù)字預見”。 3D打印的核心貢獻在于將傳統(tǒng)鑄造的“試錯”模式轉變?yōu)椤邦A見性制造”。它使得鑄造廠能夠以低成本、高效率的方式在數(shù)字環(huán)境中進行無數(shù)次迭代，這是一種根本性的思維模式和商業(yè)流程的轉變。這種“混合制造”模式使得3D打印技術更容易被傳統(tǒng)鑄造廠采納，并實現(xiàn)最高效的生產(chǎn)。例如，可以使用3D打印來制造最復雜、最容易出錯的砂芯，再將其與傳統(tǒng)方法制作的砂型相結合，從而實現(xiàn)“取長補短”。

第三章：三帝科技：賦能鑄造業(yè)的數(shù)字化引擎

3.1 核心設備：鑄造革新的“硬實力”

作為中國增材制造領域的先行者和領導者，三帝科技（3DPTEK）以其自主研發(fā)的核心設備，為鑄造業(yè)提供了強大的“硬實力”支撐。

公司的核心產(chǎn)品系列是3DP砂型打印機，突出其在技術上的領先地位。旗艦設備3DPTEK-J4000擁有4000×2000×1000毫米的超大成型尺寸，使其在全球范圍內都極具競爭力。這一超大尺寸使得大型復雜鑄件能夠一體成型，無需進行拼接，進一步消除了因拼接導致的潛在缺陷。同時，例如

3DPTEK-J1600Plus等設備具備±0.3毫米的高精度和高效的打印速度，確保在快速生產(chǎn)的同時實現(xiàn)卓越品質。

此外，三帝科技的SLS（選擇性激光燒結）設備系列，如LaserCore-6000，在精密鑄造領域同樣表現(xiàn)出色。該系列設備特別適用于熔模鑄造蠟模的制造，為航空航天、醫(yī)療等高端、精細零件提供了更為精準的解決方案。

值得一提的是，三帝科技不僅是設備供應商，更是材料與工藝方案的專家。公司自主研發(fā)了超過20種粘結劑和30種材料配方，兼容鑄鐵、鑄鋼、鋁、銅、鎂等多種鑄造合金 。這確保了其設備能夠無縫集成到各種鑄造應用中，為客戶提供全方位的技術支持。

3.2 全鏈路服務：一體化鑄造解決方案

三帝科技的競爭優(yōu)勢不僅僅在于其硬件，更在于其提供的全鏈路一體化解決方案。公司擁有強大的“三位一體”創(chuàng)新系統(tǒng)——“研究機構+博士后工作站+研發(fā)團隊”。這一模式確保了技術的持續(xù)迭代和創(chuàng)新動能，其積累的超過320項專利是其技術領導地位的有力佐證。

公司提供涵蓋從設計、3D打印到鑄造、機加工和檢測的“一站式”交鑰匙服務。這種垂直整合的模式極大地簡化了客戶的供應鏈管理，減少了溝通成本和風險，使得鑄造廠能夠更專注于核心業(yè)務。

3.3 經(jīng)典案例：數(shù)據(jù)驅動的價值證明

成功的案例是說服潛在客戶最具說服力的工具。三帝科技通過一系列實際項目，量化了3D打印技術帶來的顯著商業(yè)價值。

以汽車水冷電機殼體為例，這一案例完美展示了3DP砂鑄工藝如何解決“大尺寸、薄壁、復雜螺旋冷卻通道”的一體成型難題 ²¹。該技術在新能源汽車領域的成功應用，證明了其在高性能、復雜結構鑄件生產(chǎn)中的顯著優(yōu)勢。

在另一個工業(yè)泵體的案例中，三帝科技采用了“3DP外模+SLS內芯”的混合制造模式。這種取長補短的策略將生產(chǎn)周期縮短了80%，同時將鑄件的尺寸精度提升到CT7級，完美地佐證了混合制造模式的強大效能。

而與欣鑫鑄造的合資項目則提供了最為有力的商業(yè)論證。通過引入3D打印技術，該鑄造廠實現(xiàn)了營業(yè)額增長135%，利潤率翻倍，交付周期減半，成本降低30%。這一系列的量化數(shù)據(jù)為3D打印技術在鑄造業(yè)的投資回報提供了無可辯駁的證明。

以下表格直觀展示了3D打印如何從技術和商業(yè)價值層面解決鑄造行業(yè)的痛點：

第四章：展望未來：鑄造業(yè)的數(shù)字化與可持續(xù)發(fā)展

3D打印技術正引領鑄造業(yè)從傳統(tǒng)“制造”向“智造”的根本性轉型。根據(jù)相關報告，中國的增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)高速增長，2022年已超過320億人民幣。這一數(shù)據(jù)清晰地表明，數(shù)字化轉型已成為不可逆的行業(yè)趨勢。

未來，3D打印將與人工智能（AI）、物聯(lián)網(wǎng)等技術深度融合，實現(xiàn)生產(chǎn)線的全自動化和智能化管理。鑄造廠可以利用AI算法來優(yōu)化鑄造參數(shù)，利用物聯(lián)網(wǎng)傳感器實時監(jiān)控生產(chǎn)過程，從而進一步提升良品率和生產(chǎn)效率。

此外，3D打印在實現(xiàn)復雜輕量化設計方面的獨特優(yōu)勢，將助力汽車、航空航天等下游產(chǎn)業(yè)提升產(chǎn)品性能并降低能耗，這完美契合全球可持續(xù)發(fā)展的要求。3D打印的按需生產(chǎn)模式和極高的材料利用率（可回收90%以上的未粘結粉末），也大幅減少了廢棄物產(chǎn)生，為鑄造業(yè)帶來了環(huán)境友好型的發(fā)展路徑。

結語 3D打印并非鑄造的終結者，而是其革新者。它通過“無模化”和“數(shù)字化”兩大核心優(yōu)勢，賦予了傳統(tǒng)鑄造業(yè)前所未有的靈活性、效率和品質保證。它使得鑄造廠能夠從高報廢率的困境中解脫出來，進入一個更高效、更具競爭力、更能擁抱創(chuàng)新的新時代。對于任何尋求在激烈市場競爭中脫穎而出的鑄造企業(yè)而言，擁抱以三帝科技為代表的3D打印技術，已不再是可有可無的選擇，而是通向未來的必由之路。

3D打印如何解決鑄造高報廢率問題：革新鑄造工藝，提升品質與效率最先出現(xiàn)在三帝科技股份有限公司。

對于鑄造廠和工程師來說，消除縮孔一直是一項復雜的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)方法往往依賴于經(jīng)驗，通過反復試錯來調整模具設計、澆注系統(tǒng)和冷卻過程 。然而，隨著增材制造技術，特別是工業(yè)級砂型3D打印的出現(xiàn)，鑄件設計和生產(chǎn)迎來了革命性的變革，為徹底解決縮孔問題提供了前所未有的新途徑。  

1. 鑄造縮孔的根源：傳統(tǒng)模具的幾何限制

要理解3D打印如何解決問題，首先要深入剖析傳統(tǒng)鑄造的痛點?？s孔形成的主要原因可以歸結為兩點：

1. 補縮不足： 鑄件在凝固收縮時，需要通過澆注系統(tǒng)和冒口不斷獲得液態(tài)金屬的補充。如果補縮通道設計不當或不足，就無法將液態(tài)金屬輸送到最需要補充的區(qū)域，導致空洞的產(chǎn)生 。 ?
2. 凝固不均： 如果鑄件不同區(qū)域的冷卻速度不一致，熱量難以有效散發(fā)，就會形成熱節(jié)（hot spot）。這些熱節(jié)是最后凝固的區(qū)域，當周圍的金屬已經(jīng)凝固時，它們缺乏液態(tài)金屬的補充，極易形成縮孔 。 ?

在傳統(tǒng)鑄造中，模具和型芯（core）通過物理工具制造，其幾何形狀受限于可加工性和可脫模性。例如，用于制造冷卻水路的鉆孔只能是直線 。這使得工程師難以在模具內部設計出復雜、彎曲的補縮通道或隨形冷卻通道，無法精準控制凝固過程，從而加大了縮孔缺陷的風險 。  

2. 3D打印的解決方案：賦予模具“生命”的自由設計

工業(yè)砂型3D打印機的核心優(yōu)勢在于設計自由度和無模具生產(chǎn)，它直接從3D CAD文件逐層打印砂型和型芯 。這一特性從根本上突破了傳統(tǒng)工藝的幾何限制，為消除縮孔提供了以下幾種強大的手段：  

方案一：優(yōu)化補縮通道，精準導流

利用3D打印技術，工程師可以在模具內部設計出最理想的補縮系統(tǒng)，而無需考慮可加工性。

• 一體化澆注系統(tǒng)： 傳統(tǒng)的澆注系統(tǒng)（包括澆道和冒口）需要單獨制作并組裝 。3D打印則可以將整個澆注系統(tǒng)、補縮冒口和模具本身一體化打印出來 。這種一體化設計確保了通道的無縫連接和精準對齊，大大降低了因組裝誤差導致的補縮失敗風險。 ?
• 設計精準的補縮冒口： 3D打印允許在鑄件的熱節(jié)區(qū)域上方精準地設計和打印補縮冒口，確保熔融金屬能夠源源不斷地流入，填補凝固收縮所產(chǎn)生的空隙 。有研究表明，在鑄件上方設置溢流冒口可以有效排出氣體，從而減少鑄件的氣孔缺陷 。 ?
• 消除底切與復雜結構障礙： 傳統(tǒng)工藝中，復雜的底切（undercut）和內部通道需要多件式型芯拼合，這不僅增加了裝配誤差，也容易導致砂芯脫落或錯位 。3D打印能夠將多個獨立的砂芯整合為一個復雜的一體化型芯，從而完全消除組裝環(huán)節(jié)，提高鑄件的精準度和質量 。 ?

方案二：隨形冷卻，實現(xiàn)均勻凝固

對于模具本身，3D打印同樣能帶來革命性的改變。通過隨形冷卻（conformal cooling）技術，可以在模具內部設計出與鑄件表面輪廓相匹配的冷卻通道 。  

• 原理： 傳統(tǒng)冷卻通道是直線鉆孔，無法覆蓋到所有需要冷卻的區(qū)域，導致模具溫度不均勻 。隨形冷卻則通過3D打印，將彎曲的、蛇形的冷卻水路集成到模具中，使其緊貼鑄件表面 。 ?
• 優(yōu)勢： 這種設計實現(xiàn)了更均勻的冷卻，顯著降低了模具局部過熱的風險 。更均衡的溫度梯度意味著凝固過程更可控，從根本上減少了熱節(jié)的形成，從而有效預防縮孔的產(chǎn)生 。有案例表明，使用隨形冷卻模具能將模具冷卻過程中的溫度變化降低到18℃，從而將鑄件翹曲的風險大大降低 。 ?

方案三：數(shù)字模擬與快速迭代，防患于未然

在投入生產(chǎn)之前，3D打印的數(shù)字化工作流為工程師提供了“試錯”的寶貴機會 。  

• 鑄造模擬軟件： 工程師可以使用鑄造模擬軟件（如Cimatron）來模擬熔融金屬的流動和凝固過程 。如果模擬結果顯示有縮孔形成的風險，可以快速調整模具設計，例如改變澆道或冒口的位置，然后再進行虛擬測試 。 ?
• 快速原型與迭代： 如果需要物理原型，3D打印能夠在數(shù)小時或數(shù)天內完成模具或型芯的打印 。這使得工程師能夠以極低的成本和極快的速度對設計進行多次迭代和驗證 。這種敏捷的開發(fā)模式在傳統(tǒng)鑄造中是難以想象的，因為它需要昂貴的模具制作和漫長的等待時間 。 ?

3. 不只是消除缺陷，更是效率的飛躍

采用3D打印技術來解決鑄件縮孔問題，帶來的不僅僅是產(chǎn)品質量的提升，更是一系列連鎖的商業(yè)價值：

• 降低成本： 3D打印通過消除昂貴的物理模具和工具制造環(huán)節(jié)，顯著降低了生產(chǎn)成本 。據(jù)研究，與傳統(tǒng)方法相比，3D打印可節(jié)省高達50%-90%的成本 。 ?
• 縮短交期： 模具制作時間從數(shù)周甚至數(shù)月縮短到數(shù)小時，使得企業(yè)能夠更快速地響應市場需求 。有案例顯示，某公司通過使用砂型3D打印機將交付時間縮短了9周 。 ?
• 減少廢品率： 模具的精度和一致性得到大幅提升，減少了因人為誤差或模具磨損導致的鑄件缺陷，從而顯著降低了廢品率 。 ?
• 簡化流程： 將多個零件整合為一個一體化部件，簡化了復雜的裝配流程，減少了對高技能工人的依賴 。 ?

結論：3D打印——鑄造業(yè)的“治本”之道

鑄件縮孔并非一個孤立的技術問題，而是傳統(tǒng)鑄造工藝在面對復雜設計和高精度要求時所暴露出的系統(tǒng)性挑戰(zhàn)。工業(yè)砂型3D打印機以其獨特的技術優(yōu)勢，提供了從源頭解決問題的“治本”之策。它通過賦予工程師前所未有的設計自由度，使他們能夠構建出最優(yōu)化的內部結構和冷卻系統(tǒng)，從而從根本上消除縮孔風險 。  

對于追求卓越品質、高效生產(chǎn)和成本優(yōu)化的現(xiàn)代鑄造企業(yè)而言，3D打印已不再是可有可無的“附加選項”，而是推動產(chǎn)業(yè)升級、在激烈市場競爭中贏得先機的關鍵技術。它不僅僅是一臺設備，更是通往“數(shù)字化鑄造”未來的橋梁，讓曾經(jīng)的“鑄造難題”迎刃而解 。

3D打印如何通過優(yōu)化內部結構來消除鑄件縮孔最先出現(xiàn)在三帝科技股份有限公司。

三帝科技展位：S8館 A06展位

第23屆中國國際鑄造博覽會即將于2025年5月20日在天津國家會展中心（天津市津南區(qū)咸水沽鎮(zhèn)國展大道888號）舉辦，北京三帝科技股份有限公司（以下簡稱“三帝科技”）將攜大尺寸3D鑄造解決方案參展。

高精度、大尺寸3DP砂型打印機3DPTEK-J2500

3DPTEK-J2500是三帝科技推出的工業(yè)級3D鑄造砂型打印機，具有2500×1500×1000mm的大尺寸成型能力和±0.3mm的高精度打印能力，適用于航空航天、電力能源、船舶泵閥、汽車等領域的大型鑄件制造。該設備采用壓電式噴墨打印技術、高分辨率噴墨系統(tǒng)和專用粘結劑配方，可實現(xiàn)復雜結構一體化成型，避免傳統(tǒng)拼接工藝的精度損失。通過數(shù)字化無模成型技術，有效降低模具開發(fā)成本和廢料排放，提升鑄造效率與質量，助力企業(yè)實現(xiàn)降本增效與可持續(xù)發(fā)展。設備采用高端核心部件，確保長期穩(wěn)定運行。

無砂箱大尺寸3DP砂型打印機3DPTEK-J4000

三帝科技推出的無砂箱大尺寸3DP砂型打印機3DPTEK-J4000，以顛覆性技術為超大型鑄件制造提供了高效、高質、低成本的解決方案。該設備采用無砂箱柔性區(qū)域成型技術，突破傳統(tǒng)工藝對設計空間的限制，支持局部打印，最大可成型4米砂型，可實現(xiàn)大尺寸、薄壁、多維曲面及復雜內腔（如螺旋冷卻水道）鑄件的一體化成型，且售價極具性價比。同時提供開源材料工藝，可針對用戶按需調整，配套高性能樹脂粘結劑、固化劑、清洗劑，保證成型質量和穩(wěn)定性，進一步降低綜合成本。

為滿足多樣化的市場需求，三帝科技擁有自主研發(fā)的從毫米級到米級全尺寸的3DP鑄造砂型、SLS鑄造砂型/蠟型系列打印機，以更低的單位成本和更短的交付時間，幫助用戶最大限度地提高生產(chǎn)力。

圖：3DP鑄造砂型打印機

圖：SLS鑄造砂型/蠟型打印機

3D鑄造服務

基于30 年的 3D 打印服務及鑄造經(jīng)驗，三帝科技通過陜西咸陽、河北大名、河南平頂山、廣西玉林、山東日照、河南林州、安徽銅陵等地的3D鑄造工廠及打印服務中心，建立了全尺寸、多材料、全鏈路的快速制造服務能力，可為航空航天、電力能源、船舶泵閥、汽車、軌道交通、工程機械等領域的用戶提供鋁合金、銅合金、鑄鐵、鑄鋼、鎂合金、高溫合金、鈦合金等材質的金屬成品件快速研發(fā)試制和批量化生產(chǎn)，以及鑄造砂型、蠟型3D打印服務等。

聯(lián)系方式：13811566237

網(wǎng)站:www.eastsunscreen.cn

地址：北京市順義區(qū)金益街7號院2號樓

【關于三帝科技】

北京三帝科技股份有限公司(3D Printing Technology, Inc. )是一家3D打印裝備與快速制造服務提供商，國家級專精特新“小巨人”企業(yè)，工信部增材制造典型應用場景供應商。同時擁有激光和粘結劑噴射3D打印設備和材料技術及應用工藝，三帝科技業(yè)務涵蓋3D打印裝備的研發(fā)及生產(chǎn)、3D打印原材料的研發(fā)及生產(chǎn)，3D打印工藝技術支持服務、快速成品件制造服務等，建立了完整的3D打印快速制造產(chǎn)業(yè)鏈，廣泛應用于航空航天、電力能源、船舶泵閥、汽車、軌道交通、工業(yè)機械、3C電子、康復醫(yī)療、教育科研、雕塑文創(chuàng)等領域。

三帝科技大尺寸3D鑄造解決方案將登陸中國國際鑄造展最先出現(xiàn)在三帝科技股份有限公司。

作為世界第一鑄造大國，中國的鑄造產(chǎn)業(yè)有4000億左右的市場規(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。但同時也存在產(chǎn)能過剩、高能耗、高污染、不強、不精的問題，節(jié)能減排壓力大、技術工人短缺、自主創(chuàng)新能力弱、同質化競爭嚴重。據(jù)統(tǒng)計，全國鑄件年產(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；“長尾”企業(yè)產(chǎn)能利用率低，大多要被淘汰；只有“長尾”中的頭部企業(yè)，在依靠3D打印和自動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、技術等的多輪驅動下，3DP砂型打印技術應運而起。3DP砂型打印技術是一種以數(shù)字模型文件為基礎,運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造物體的數(shù)字化綠色制造技術。相較傳統(tǒng)砂型鑄造，3DP砂型打印技術無需模具，直接打印砂型，設計靈活，可以低本、高效地完成新品開發(fā)和中小批量產(chǎn)品交付，快速響應市場需求。在質量方面，3DP砂型不受模具翻砂工藝的制約，具有微米級高精度，復雜結構一體自由成型，部分鑄鋁件的鑄造面精度可和精密鑄造媲美，同時也減少了裝配誤差造成的廢品率，減少了工人勞動。

目前，3DP砂型打印技術已在鑄造生產(chǎn)中得到了成熟的商業(yè)化應用，是一項真正經(jīng)過市場驗證的普惠性技術。其對砂型性能、加工速度、成型尺寸等的優(yōu)化提升優(yōu)勢明顯，尤其適用于新品研發(fā)、復雜產(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，實現(xiàn)了生產(chǎn)效率、產(chǎn)能、營收的翻倍增長。部分企業(yè)甚至由于技術和服務提升明顯，出現(xiàn)了供不應求、訂單外溢的情況。

圖：已成熟應用3DP砂型打印技術的綠色快速鑄造工廠面對市場上各品牌的3DP砂型打印設備，價格、性能、穩(wěn)定性、使用維護成本等通常是用戶在選購時會考量的因素。其中，由3D打印裝備及快速制造服務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砂型打印設備AFS-J1600Pro一經(jīng)面市即廣受市場青睞，已被多家鑄造廠用戶購入用于產(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、強度與鑄造性能的矛盾，完成訂單數(shù)千萬。

據(jù)了解，該設備成型缸尺寸為1600×800×600mm，采用了最新一代高穩(wěn)定性、低噪音的高速振動鋪粉技術和2-Pass高精度打印技術，配合高性能成型工藝和智能算法技術，可實現(xiàn)15秒每層的打印速度和最高±0.3mm的打印精度；打印砂型的抗拉強度最高可達2.5MPa，發(fā)氣量8-11ml/g，表面粗糙度≤Ra25。設備采用了模塊化設計，維護方便靈活，維護成本低；配備智能化系統(tǒng)，令操作更簡便，可實現(xiàn)一鍵式打印，且具有打印預警提示功能；還可通過視覺監(jiān)控等智能化系統(tǒng)，實現(xiàn)加工全過程的實時監(jiān)測、記錄可追溯。面向鑄鋁、鑄鐵、鑄鋼、鑄鎂等不同鑄造應用需求，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。成品尺寸精度達到CT7級，表面粗糙度優(yōu)于Ra12.5，鑄件表面無氣孔、裂紋，形狀完整、結構清晰。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)動機缸體，由于缸體結構復雜，且壁厚較小，如果采用傳統(tǒng)方法制作周期需要1個多月。3DP砂型打印設備制作的砂型，精度和強度較傳統(tǒng)工藝均有很大提高，抗拉強度可達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”是我國經(jīng)濟結構調整、產(chǎn)業(yè)轉型升級的重要階段，也是我國鑄造行業(yè)加快發(fā)展的重要時期。一些鑄造企業(yè)還在因高能耗、高污染、產(chǎn)品精度達不到要求、招工難等問題而困擾，深陷資金、技術、訂單的循環(huán)怪圈中而彷徨和迷茫。建議這些企業(yè)經(jīng)營者們應及早跳出固有思維，在深刻理解并領會國家大政方針的基礎上，主動求變，轉換思路和發(fā)展方式，通過技術、工藝的改造升級，走綠色化、智能化、高端化的可持續(xù)發(fā)展之路，才能抓住機遇，在困境中實現(xiàn)突圍。

轉型壓力下的鑄造業(yè)如何破局突圍最先出現(xiàn)在三帝科技股份有限公司。

5月8日-11日，第二十一屆中國國際鑄造博覽會將在天津·國家會展中心舉辦。新一代3D打印裝備與快速制造服務提供商北京三帝科技股份有限公司（以下簡稱“三帝科技”）將攜3D打印綠色快速鑄造解決方案登陸展會。

習近平總書記在十四屆全國人大一次會議中強調要“推動制造業(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)展”。2023年4月，工信部等國家三部委聯(lián)合發(fā)布的《關于推動鑄造和鍛壓行業(yè)高質量發(fā)展的指導意見》（工信部聯(lián)通裝〔2023〕40號）中明確指出，到2025年無模鑄造、砂型3D打印、輕質高強合金輕量化等先進工藝技術要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應用。鑄造業(yè)的發(fā)展將迎來結構優(yōu)化的加速調整期，推動鑄造產(chǎn)業(yè)向綠色化、高端化、智能化轉型升級，已成為提升鑄造業(yè)國際競爭力、實現(xiàn)全面可持續(xù)發(fā)展的重要引擎。
三帝科技專注于3D打印綠色快速制造裝備及服務，擁有豐富的3D?打印服務經(jīng)驗及鑄造經(jīng)驗，基于“工藝設計、3D?打印、鑄造、機加工及檢測”等一體化的技術工藝，可提供高質量的研發(fā)試制、小批量多品種、復雜結構金屬產(chǎn)品的快速制造服務。通過旗下隆源成型自主研發(fā)的3DP?噴墨砂型、SLS?選區(qū)激光燒結3D?打印系列裝備，形成了3DP?砂鑄、SLS?砂鑄、SLS?蠟模精鑄等全套工藝解決方案?？蔀楹娇蘸教?、汽車、軌道交通、船舶泵閥、工程機械、教育科研、藝術鑄造等行業(yè)用戶提供鋁合金、銅合金、鑄鐵、鑄鋼、鎂合金、高溫合金、鈦合金等的快速制造服務。

展會同期直播活動

直播主題
3DP砂型打印技術在綠色鑄造中的應用實踐

直播時間
 2023年5月8日14:00-15:30

直播講師
 三帝科技產(chǎn)品技術副總 趙浩博士
三帝科技綠色快速鑄造總監(jiān)兼欣鑫鑄造總經(jīng)理 譚大為

線下直播地點
國家會展中心（天津）
S13館D07三帝科技展位

線上直播間

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直播合作
南極熊3D打印

直播主要內容

本次直播將通過分享3DP砂型打印技術在綠色快速鑄造示范工廠中的成功應用案例，探討新發(fā)展格局下，傳統(tǒng)鑄造企業(yè)如何通過科技賦能抓住產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇，變中求進，實現(xiàn)轉型升級。

三帝科技3D打印綠色快速鑄造解決方案將參加中國國際鑄造展最先出現(xiàn)在三帝科技股份有限公司。