随着3D打印行业的日益壮大，也引起了不少其他行业巨头的注意，有些已经介入3D打印行业，而有些正在赶来的路上。最近，玻璃大王曹德旺也将业务延伸到了3D打印领域，旗下的采矿公司准备在海南建设7万吨/年3D打印砂生产线。

2021年7月20日，海南省文昌市自然资源和规划局发布了关于《海南文昌市高端铸造砂及3D打印砂生产线项目建设工程设计方案》批前公示。

海南文昌市高端铸造砂及3D打印砂生产线项目位于文昌市龙楼镇赤筠山良村、全美村境内，所涉及的土地证号为文国用（2008）第W1500627号，总用地面积66666.67平方米（折合100亩）。建设单位为海南文昌福耀硅砂有限公司。

其中所提到的建设单位海南文昌福耀硅砂有限公司，法人为曹德旺先生。公司股东为福耀玻璃工业集团股份有限公司和福耀（香港）有限公司。

铸造砂型3D打印技术优势及发展趋势

铸造砂型3D打印技术

增材制造（又称3D打印）是以数字模型为基础，将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术，实现了制造方式从等材、减材到增材的重大转变，改变了传统制造的理念和模式，体现了信息网络技术与先进材料技术、数字制造技术的密切结合。

增材制造产业是先进制造业的重要组成部分，与传统的减材制造方式相比，增材制造拥有制造复杂的物品而不增加成本、产品多样化而不增加成本、无需组装、零时间交付等众多优点，尤其适合制造形状复杂的、定制化的、追求轻量化的零部件。3D打印技术作为目前最具前景的智能化制造技术之一，在国务院2015年发布的《国务院关于印发中国制造2025的通知》中明确提出将增材制造技术（3D打印）作为国家重点战略任务。

3DP成型方法是典型的粉末（颗粒）材料3D打印技术，该技术最早由美国麻省理工大学于1989年在US5204055A1这篇专利中提出，其采用的方法利用喷头喷射液体粘结剂，粘结铺设在粉床上的粉末成形。

铸造用工业级3DP打印设备主要采用了3DP工艺，通过打印头将粘结剂“印刷”在均匀平铺的砂子上面，其基本的工作原理如图1所示：

图 1 ：3DP打印原理图

首先利用相关软件将零件模型进行切片处理，将零件模型切割成0.1mm-1mm的切片（根据工艺确定）。工作箱底板与工作箱侧面是分离的。工作开始，顶升系统将工作箱底板推至最高层，距离工作箱顶部一层切片的高度，铺砂器横向运动覆盖过整个工作箱，使得工作箱底部均匀铺满砂子，打印头纵向运动，按照程序要求在特定的区域释放粘结剂，依次完成一层的打印工作；一层打印结束后，顶升系统下降切片高度，重复上一次的打印工作，直至顶升系统降低最低限位，工作箱填满，整个打印工作结束。打印完成后，工作箱内零件与砂子整体取出，吹去砂子，即可得到零件成品。

铸造砂型3D打印技术特点及优势

国家大力倡导绿色、智能化，对于传统铸造，特别是中小型铸造企业来说想要生存下去，必须寻求转型升级，铸造3D打印设备无疑是最佳解决方案。3D打印技术与传统铸造工艺相结合，加快了航空航天、柴油发动机等领域关键零件的开发与制造；3D打印砂芯是铸件产品开发的最佳手段，是快速交货的最佳保证，也是特定小批量生产的最佳经济方式；3D打印与传统模具制造工艺结合，能够提高复杂模具的冷却效率，减少产品缺陷，缩短制造周期，大幅降低制造成本。优势具体如下：

缩短铸造生产流程

铸件工艺直接从三维图形数据制造出复杂的砂型，变革了传统使用模具、制型、造型的铸造方法，如图2。

图 2：3D打印、传统铸造流程对比

提高铸件质量，提升生产效率

此工艺生产的产品精度高，砂型和砂型快速一体成形，大幅缩短了产品的研发和生产周期。

设计灵活，节约成本，降低制造难度

此工艺具有灵活的修改模型设计等优势，对提高产品精度，降低砂铁比效果突出，特别适用于内部结构复杂铸件的生产。

以人为本，绿色铸造，智能铸造

大幅改善铸造现场环境，降低工人劳动强度；机器换人，人力成本大幅下降；典型数字化制造，大幅提高铸造生产的智能化水平，如图3。

图 3：砂型3D打印车间

造增材制造技术的产业化应用

铸造增材制造技术的产业化应用对铸造行业的转型升级、铸造智能制造及未来铸造智能工厂的建设将产生变革性的意义，影响深远。

铸造砂型3D打印技术发展趋势

3D打印技术与传统铸造工艺相结合，助推航空航天、大型船运、汽车模具等领域关键零件的快速研发，随着国内铸造砂型3D打印技术的发展，一方面缩小，甚至已追赶上国外该领域的技术，同时，国内相关企业也在不断探索该行业新的发展方向，力求提前布局，在新兴技术上实现弯道超车，通过对该领域发展的研究，关于未来发展提出了以下几点参考建议：

多元化发展

随着越来越多的企业接受并认可铸造砂型3D打印技术，不同的行业、不同大小规模的企业，都结合自己的应用提出了自己的需求，比如成型尺寸大小，打印效率，原材料回收利用，设备无人值守等问题，各企业必须做好市场调研，结合自身技术优势，有针对性地提前研发，以应对多样化的市场需求。

C端定制化需求

随着技术的发展，铸造砂型3D打印迈出传统的铸造行业，在文创、沙盘、考古复原等领域也展现了一定的势头，未来可以继续探索、开拓在C端市场的应用。

降本增效

铸造砂型3D打印技术逐步成熟并被大范围应用，国外设备及技术主导的地位也在不断被削弱，国内的设备也逐步占据主导地位，逐步迈向产业化应用，各领域也在开始逐步成本及打印效率问题。如何降本增效，真正能被大众所接受，将是铸造砂型3D打印设备相关企业需要思考的问题。

参考文献：

[1]李晓燕.3DP成形技术的机理研究及过程优化[D].同济大学.2006.

[2] 张渝.3D打印技术及其在快速铸造成形中的应用[J].铸造技术,2016,37(4):759-764.

[3]马涛，李哲，程勤等.3D打印技术在砂型铸造领域的应用前景浅析[J]. 现代铸铁,2019,(2):38-51.

[4]史玉升.3D打印技术的工业应用及产业化发展[J].机械设计与制造工程,2016,45(2):11-16.

文章来源：共享3D打印

随着3D打印行业的日益壮大，也引起了不少其他行业巨头的注意，有些已经介入3D打印行业，而有些正在赶来的路上。最近，玻璃大王曹德旺也将业务延伸到了3D打印领域，旗下的采矿公司准备在海南建设7万吨/年3D打印砂生产线。

2021年7月20日，海南省文昌市自然资源和规划局发布了关于《海南文昌市高端铸造砂及3D打印砂生产线项目建设工程设计方案》批前公示。

海南文昌市高端铸造砂及3D打印砂生产线项目位于文昌市龙楼镇赤筠山良村、全美村境内，所涉及的土地证号为文国用（2008）第W1500627号，总用地面积66666.67平方米（折合100亩）。建设单位为海南文昌福耀硅砂有限公司。

其中所提到的建设单位海南文昌福耀硅砂有限公司，法人为曹德旺先生。公司股东为福耀玻璃工业集团股份有限公司和福耀（香港）有限公司。

铸造砂型3D打印技术优势及发展趋势

铸造砂型3D打印技术

增材制造（又称3D打印）是以数字模型为基础，将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术，实现了制造方式从等材、减材到增材的重大转变，改变了传统制造的理念和模式，体现了信息网络技术与先进材料技术、数字制造技术的密切结合。

增材制造产业是先进制造业的重要组成部分，与传统的减材制造方式相比，增材制造拥有制造复杂的物品而不增加成本、产品多样化而不增加成本、无需组装、零时间交付等众多优点，尤其适合制造形状复杂的、定制化的、追求轻量化的零部件。3D打印技术作为目前最具前景的智能化制造技术之一，在国务院2015年发布的《国务院关于印发中国制造2025的通知》中明确提出将增材制造技术（3D打印）作为国家重点战略任务。

3DP成型方法是典型的粉末（颗粒）材料3D打印技术，该技术最早由美国麻省理工大学于1989年在US5204055A1这篇专利中提出，其采用的方法利用喷头喷射液体粘结剂，粘结铺设在粉床上的粉末成形。

铸造用工业级3DP打印设备主要采用了3DP工艺，通过打印头将粘结剂“印刷”在均匀平铺的砂子上面，其基本的工作原理如图1所示：

图 1 ：3DP打印原理图

首先利用相关软件将零件模型进行切片处理，将零件模型切割成0.1mm-1mm的切片（根据工艺确定）。工作箱底板与工作箱侧面是分离的。工作开始，顶升系统将工作箱底板推至最高层，距离工作箱顶部一层切片的高度，铺砂器横向运动覆盖过整个工作箱，使得工作箱底部均匀铺满砂子，打印头纵向运动，按照程序要求在特定的区域释放粘结剂，依次完成一层的打印工作；一层打印结束后，顶升系统下降切片高度，重复上一次的打印工作，直至顶升系统降低最低限位，工作箱填满，整个打印工作结束。打印完成后，工作箱内零件与砂子整体取出，吹去砂子，即可得到零件成品。

铸造砂型3D打印技术特点及优势

国家大力倡导绿色、智能化，对于传统铸造，特别是中小型铸造企业来说想要生存下去，必须寻求转型升级，铸造3D打印设备无疑是最佳解决方案。3D打印技术与传统铸造工艺相结合，加快了航空航天、柴油发动机等领域关键零件的开发与制造；3D打印砂芯是铸件产品开发的最佳手段，是快速交货的最佳保证，也是特定小批量生产的最佳经济方式；3D打印与传统模具制造工艺结合，能够提高复杂模具的冷却效率，减少产品缺陷，缩短制造周期，大幅降低制造成本。优势具体如下：

缩短铸造生产流程

铸件工艺直接从三维图形数据制造出复杂的砂型，变革了传统使用模具、制型、造型的铸造方法，如图2。

图 2：3D打印、传统铸造流程对比

提高铸件质量，提升生产效率

此工艺生产的产品精度高，砂型和砂型快速一体成形，大幅缩短了产品的研发和生产周期。

设计灵活，节约成本，降低制造难度

此工艺具有灵活的修改模型设计等优势，对提高产品精度，降低砂铁比效果突出，特别适用于内部结构复杂铸件的生产。

以人为本，绿色铸造，智能铸造

大幅改善铸造现场环境，降低工人劳动强度；机器换人，人力成本大幅下降；典型数字化制造，大幅提高铸造生产的智能化水平，如图3。

图 3：砂型3D打印车间

造增材制造技术的产业化应用

铸造增材制造技术的产业化应用对铸造行业的转型升级、铸造智能制造及未来铸造智能工厂的建设将产生变革性的意义，影响深远。

铸造砂型3D打印技术发展趋势

3D打印技术与传统铸造工艺相结合，助推航空航天、大型船运、汽车模具等领域关键零件的快速研发，随着国内铸造砂型3D打印技术的发展，一方面缩小，甚至已追赶上国外该领域的技术，同时，国内相关企业也在不断探索该行业新的发展方向，力求提前布局，在新兴技术上实现弯道超车，通过对该领域发展的研究，关于未来发展提出了以下几点参考建议：

多元化发展

随着越来越多的企业接受并认可铸造砂型3D打印技术，不同的行业、不同大小规模的企业，都结合自己的应用提出了自己的需求，比如成型尺寸大小，打印效率，原材料回收利用，设备无人值守等问题，各企业必须做好市场调研，结合自身技术优势，有针对性地提前研发，以应对多样化的市场需求。

C端定制化需求

随着技术的发展，铸造砂型3D打印迈出传统的铸造行业，在文创、沙盘、考古复原等领域也展现了一定的势头，未来可以继续探索、开拓在C端市场的应用。

降本增效

铸造砂型3D打印技术逐步成熟并被大范围应用，国外设备及技术主导的地位也在不断被削弱，国内的设备也逐步占据主导地位，逐步迈向产业化应用，各领域也在开始逐步成本及打印效率问题。如何降本增效，真正能被大众所接受，将是铸造砂型3D打印设备相关企业需要思考的问题。

参考文献：

[1]李晓燕.3DP成形技术的机理研究及过程优化[D].同济大学.2006.

[2] 张渝.3D打印技术及其在快速铸造成形中的应用[J].铸造技术,2016,37(4):759-764.

[3]马涛，李哲，程勤等.3D打印技术在砂型铸造领域的应用前景浅析[J]. 现代铸铁,2019,(2):38-51.

[4]史玉升.3D打印技术的工业应用及产业化发展[J].机械设计与制造工程,2016,45(2):11-16.

文章来源：共享3D打印