铸造砂型3D打印机(3d打印覆膜砂铸造模具)

GE Renewable Energy、Flawn的Fraunhofer IGCV Institute和voxeljet- Vijay最近宣布建立研究伙伴关系，开发大型铸造砂型3D打印机。该设备将用于优化GE Haliade-X海上风力涡轮机关键部件的生产。
据悉，这是一台先进的大型铸造砂型3D打印机，名为ACC 3D打印机(Advance casting cell-ACC 3D打印机)。该设备的研发将由德国联邦经济事务和能源部提供资金支持。它将能够打印重量超过60公吨的单个砂型，为GE Haliade-X的机舱[1]提供铸件，并将砂型的生产时间从10周以上减少到仅2周。此外，这种3D打印机有望减少产品的碳足迹，因为它不再需要将大型零件从集中制造点运输到应用地点。
合作伙伴预计将在2021年第三季度启动该项目，并在2022年第一季度开始初始打印机试用。
图1喷胶原理。在成型平台上铺上一层粉末，然后打印头有选择地在要打印的零件上喷洒粘合剂。然后再铺一层粉，重复上述过程，直到打印出最终的零件或模具。
大大减少成套模具部件的数量。
该项目涉及开发一种全新的大幅面3D打印机，该打印机可以生产砂型，用于铸造构成海上风电机舱的不同形状和尺寸的高度复杂的金属零件。基于voxeljet- Vijay核心“粘合剂喷射”技术的模块化3D打印工艺将能够打印出直径9.5米、重量超过60吨的铸造用沙模。
图2-ACC打印机将被设计用于打印风力涡轮机关键部件的模具，最大直径为9.5米，重量为30至60吨。
通用电气可再生能源公司高级增材设计工程师胡安帕布罗西利亚(Juan Pablo Cilia)表示：“3D打印模具将带来许多好处，提高铸件的质量，包括提高铸件的表面光洁度，提高零件的精度和一致性。此外，由于优化的设计，砂粘结剂注射模型或添加剂模型可以通过减少加工时间和其他材料成本来节省成本。这种前所未有的生产技术将改变生产效率，并允许在高成本国家进行本地化生产，这对于希望最大限度利用海上风力发电并为当地经济发展带来好处的客户来说是一项关键优势。”
Flawn Hof铸造、复合材料及加工技术研究所IGCV负责铸造和材料的技术问题，以及工艺过程的数字化监控。“我们正在密切关注铸造过程中的热管理，我们将评估打印材料的理想比例，”佛罗里达州霍夫市IGCV成型技术和成型材料部门负责人Daniel Gnther博士说。此外，作为项目的一部分，我们还将开发和测试新的过程监控方法。根据过去的经验，该团队预计Haliade-X风力涡轮机的环境足迹将在生产过程中得到极大改善。可持续性是Flawn Hof研究所工作的一个坚定的指导原则。该研究所所长Wolfram Volk/博士教授补充道：“我们的目标是优化模具印刷，以避免代价高昂的误印甚至误铸，节省粘合剂和固化剂，并改善铸造过程中的机械和热行为。通过开发尽可能节约资源的工艺，我们希望有助于改善风力涡轮机制造中的环境平衡和成本平衡。”
voxeljet- Vijay的市场和销售总监克里斯蒂安特雷格(Christian Traeger)表示，“我们在2019年为通用电气打印的测试模具由几十个单独的零件组成。有了ACC打印机，我们将致力于大大减少整套模具中的零件数量。此外，模具可以在功能和材料消耗方面进行优化。这种优化使得新的铸造设计成为可能，这可以进一步提高风力涡轮机的效率”。
“虽然非现场按需3D打印服务为小批量铸件制造提供了许多好处，但在现场运行3D打印设备可以最大限度地发挥这项技术的潜力。鉴于海上风力涡轮机市场的持续增长，这将对按时完成项目进度和满足需求有很大帮助，”voxeljet- Vijay首席执行官Ingo Ederer博士补充道。凭借有效的喷胶技术和我们在大幅面行业的3D打印经验，我们已经为铸造行业的客户服务了20多年。将3D打印带入真正的工业制造领域是我们的使命，所以我们很高兴成为这个开创性项目的一员。”
国际能源署预测，到2040年，全球海上风能容量将增长15倍，成为1万亿美元的产业，这得益于成本的降低、政府的扶持政策以及GE Haliade-X海上风机项目等技术进步[2]。GE可再生能源公司已经赢得了欧洲和美国的5.7GW项目，为其提供Haliade-X风力涡轮机。该公司是海上风能产业委员会(OWIC)的成员，作为该委员会的一部分，该委员会支持旨在改善可持续风能生产的各种倡议。
[1]机舱是风机顶部的一个壳体单元，包括其机械部分。
[2]资料来源： https://www.iea.org/reports/offshore-wind-outlook-2019