【摘要】铸造作为一项重要的金属成型工艺，在制造业发展过程中发挥了至关重要的作用。近年来，随着科学技术的不断发展，促进了我国铸造技术水平的快速提升，3D打印技术出现，能够有效促进铸造行业的产业转型升级，不断提高资源的利用率，实现节能减排，符合我国现代社会发展的需求。本文主要探讨了砂型3D打印技术的发展前景，希望能够为相关工作者提供借鉴。
【关键词】砂型3D打印技术；铸造；发展前景
3D打印技术作为一项创新性技术，可以结合新兴技术，包括大数据技术、云计算、物联网等等，能够更好的应用在我国制造业中，减少制造业发展管理，形成智能化工厂，更好的满足制造需求。目前砂型打印技术应用的越来越广泛，包括科研院校、装配制造、新产品开发以及个性化复杂零件等领域中，能够实现快速制造，具有非常广泛发展前景。对此相关工作者还需要进一步加强对砂型3D打印技术的发展前景的探讨，从而推动砂型3D打印技术的广泛应用。
1砂型3D打印技术原理及优势
3D打印技术简单来说是以数字模型为基础，利用金属或塑料等粘合剂进行材料打印。在实际操作过程中，将3D打印设备与计算机连接起来，可以根据绘制的图纸，打印出模型。与传统利用模具来生产的不同，3D打印技术无需加工或模具，利用计算机就能够快速有效的生产出现任何形状的零件（图1为3D打印流程）。制造技术按照制造方式来分，主要可以分为等材制造、去材制造以及增材制造，3D打印技术就属于增材制造技术，运用的就是增材制造原理，在砂模打制过程中，主要是利用国内外3D打印设备进行，具体打印过程中，将粘合剂喷射在造型区域的粉末（砂）上，形成界面形状固化以后，供应下一层砂，并再次进行上一步的操作。与船用的制造方法相比，砂型3D打印生产流程简单、制作成本低，生产效率高，目前我国在砂型执照上已经得到了相应的应用，但是在大型铸件上的应用还比较少。
图1：3D打印流程
2砂型3D打印技术应用
目前砂型3D打印技术包括两项技术，一是无模铸型制造技术，二是选择性激光烧结覆膜砂技术。无模铸型制造技术：无模铸型制造技术不仅充分运用来的CAD三维设计、3D打印技术，同时还结合了传统铸造工业，该技术运用的是3D打印的离散/堆积原理，具有自动供砂、定量混砂以及自动铺砂等功能。在多品种、单件、个性化砂型快速制造过程中，采用该技术较为适宜。激光烧结覆膜砂技术:该技术的应用过程为在已成形零件表面上铺洒材料粉末，铺洒之后，还需要进行刮平，并利用高强度的C02激光器进行扫描，扫描出零件截面，同时在高强度的激光找色下，材料粉末烧结在一起，并与下部分粘结，这一层烧结完以后，重新铺洒粉末继续进行烧结。
随着我国工业以及制作也得不断发展，生产的铸件越来越精细化以及复杂化，例如汽车发动机的缸体缸盖、飞机的大中型复杂金属铸件、火箭导弹上使用的耐热合金件等等，对铸件铸造工艺都提出的较高的要求。传统砂型铸造工艺想要满足上述的要求，需要制造复杂曲面的模具，而且制作模具周期长、难度大，很难满足外观个性化产品的需求。
砂型打印技术可以有效解决上述的问题，这主要是因为无模铸型制造技术以及选择性激光烧结覆膜砂技术具有自由制造、快速以及柔性等特点。例如在新产品开发过程中，制作一件汽车发动机四缸铸铁缸体，以往需要发往国外进行试制，在制造周期、开发费用等，都存在较大的限制。现如今利用砂型3D打印技术，费用低、制造效率高、沟通方便，对新产品开发具有较大的优势。又如在个性化定制、中小批量生产过程中，运用砂型3D打印技术，既可以根据实际工况条件，定制一些个性化产品，也可以进行几十件已经几百件的中小批量生产。随着我国砂型3D技术的不断发展，我国砂型3D技术会越来越完善，并且应用范围会越来越广泛，具有十分广阔的发展前景。
3砂型3D打印技术的发展前景分析
随着我国科学技术的不断发展，人们生产以及生活的改变，对铸造业提出了新的需求，未来我国铸造业为了满足品种多样化、复杂化等特点，还应向着优质可靠、绿色低碳以及高效智能的方向发展，对此砂型3D打印技术具有的独特特点，运用在铸造工艺中，可以开辟新的制造途径。例如在铸造汽车发动机缸体时，在开发过程中，其主要目标是在输出动力、排放环保的情况下，尽可能的使得发动机缸体整体总量轻量化。对于发动机缸体材料，主要有两种，一是铝合金，二是薄壁蠕铁，对此在具体应用过程中，可以采用低压砂型浇筑工艺，该工艺可以运用复杂铸件的浇筑中，特别是在铝合金材料中采用这种工艺，更容易实现，获得良好的机械性能。
对于砂型3D打印技术中的无模铸型制造技术和激光烧结覆膜砂技术，其在成型方面具有较大的差异，二者发展趋势也存在不同。具体表现在两个方面：未来无模铸型制造技术由双喷嘴系统设备逐渐由新研发的阵列喷嘴系列设备所代替，这主要是因为阵列喷嘴系列设备打印诚信效率更高；无模铸型制造技术由于是冷成型，所以未来可以达到很大的成型尺寸，可以广泛应用在超大型复杂型芯中；未来激光烧结覆膜砂技术可以开发出多激光头，以进一步提高打印效率；激光烧结覆膜技术工艺以及材料铸件完善，对于应力变形，会越来越少，而且最大成型尺寸也会增大，同样可以应用在大型复杂型芯中。
总结：
综上所述，砂型3D打印技术作为一项创新性技术，在制造业发展过程中发挥了至关重要的作用。近年来，随着科学技术的不断发展，促进了我国铸造技术水平的快速提升，与此同时3D打印技术也越来越完善，依靠其独有的优势，广泛应用在汽车制造、航天、工业、船舶已经装配制造中。对此相关工作者还需要进一步加强对砂型3D打印技术的发展前景的探讨，充分了解其原理以及优势，同时应明确砂型3D打印技术中的无模铸型制造技术和激光烧结覆膜砂技术的发展前景，促进砂型3D打印技术的广泛应用，这对我国铸造业的发展具有重要意义。
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