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转型压力下的铸造业如何破局突围
2023/6/26

铸造是制造业的根本,铸造业的发展更是國(guó)家强國(guó)战略的关键一环。國(guó)家非常重视铸造产业的发展和布局,“十四五”规划明确了要数字化转型发展的目标:到2025年,采用(yòng)3D打印技术生产的铸件超过50万吨;实现无机粘结剂等绿色造型材料的示范应用(yòng);铸造废砂再生循环利用(yòng)达到800万吨以上;培育200家以上绿色铸造工厂。今年4月三部委的联合发文(wén)中也提出,要推动一體(tǐ)化压铸成形、无模铸造、砂型3D打印等先进工艺技术实现产业化应用(yòng)。

作為(wèi)世界第一铸造大國(guó),中國(guó)的铸造产业有(yǒu)4000亿左右的市场规模,全球占比45%;有(yǒu)24000多(duō)家铸造厂,2022年铸件总产量5170万吨,保持着稳健的增長(cháng)。但同时也存在产能(néng)过剩、高能(néng)耗、高污染、不强、不精的问题,节能(néng)减排压力大、技术工人短缺、自主创新(xīn)能(néng)力弱、同质化竞争严重。据统计,全國(guó)铸件年产量万吨以上的铸造企业超过千家,5万吨以上的企业近200家。头部2000多(duō)家的铸件产量占全國(guó)总产能(néng)的55%以上。而头部企业缺乏定制能(néng)力或小(xiǎo)批量试制能(néng)力,开发新(xīn)产品速度慢、成本高;“長(cháng)尾”企业产能(néng)利用(yòng)率低,大多(duō)要被淘汰;只有(yǒu)“長(cháng)尾”中的头部企业,在依靠3D打印和自动化率提升后能(néng)够生存,并可(kě)能(néng)有(yǒu)数倍的集中度提升空间。
在政策、市场、技术等的多(duō)轮驱动下,3DP砂型打印技术应运而起。3DP砂型打印技术是一种以数字模型文(wén)件為(wèi)基础,运用(yòng)粉末状金属或非金属等可(kě)粘合材料,逐层打印的方式来构造物(wù)體(tǐ)的数字化绿色制造技术。相较传统砂型铸造,3DP砂型打印技术无需模具,直接打印砂型,设计灵活,可(kě)以低本、高效地完成新(xīn)品开发和中小(xiǎo)批量产品交付,快速响应市场需求。在质量方面,3DP砂型不受模具翻砂工艺的制约,具有(yǒu)微米级高精度,复杂结构一體(tǐ)自由成型,部分(fēn)铸铝件的铸造面精度可(kě)和精密铸造媲美,同时也减少了装配误差造成的废品率,减少了工人劳动。

目前,3DP砂型打印技术已在铸造生产中得到了成熟的商(shāng)业化应用(yòng),是一项真正经过市场验证的普惠性技术。其对砂型性能(néng)、加工速度、成型尺寸等的优化提升优势明显,尤其适用(yòng)于新(xīn)品研发、复杂产品及小(xiǎo)批量产品的生产。一些引入3DP砂型打印装备进行智能(néng)化改造的铸造企业,已经建立了绿色、柔性、高端的快速铸造能(néng)力,实现了生产效率、产能(néng)、营收的翻倍增長(cháng)。部分(fēn)企业甚至由于技术和服務(wù)提升明显,出现了供不应求、订单外溢的情况。

 

图:已成熟应用(yòng)3DP砂型打印技术的绿色快速铸造工厂

面对市场上各品牌的3DP砂型打印设备,价格、性能(néng)、稳定性、使用(yòng)维护成本等通常是用(yòng)户在选購(gòu)时会考量的因素。其中,由3D打印装备及快速制造服務(wù)提供商(shāng)北京三帝科(kē)技股份有(yǒu)限公司自主研制的一款生产型旗舰产品——隆源成型3DP砂型打印设备AFS-J1600Pro一经面市即广受市场青睐,已被多(duō)家铸造厂用(yòng)户購(gòu)入用(yòng)于产線(xiàn),凭借卓越的成型精度、平衡可(kě)控的铸造性能(néng)和优良的可(kě)靠性帮助用(yòng)户解决了铸造生产中效率、强度与铸造性能(néng)的矛盾,完成订单数千万。




据了解,该设备成型缸尺寸為(wèi)1600×800×600mm,采用(yòng)了最新(xīn)一代高稳定性、低噪音的高速振动铺粉技术和2-Pass高精度打印技术,配合高性能(néng)成型工艺和智能(néng)算法技术,可(kě)实现15秒(miǎo)每层的打印速度和最高±0.3mm的打印精度;打印砂型的抗拉强度最高可(kě)达2.5MPa,发气量8-11ml/g,表面粗糙度≤Ra25。设备采用(yòng)了模块化设计,维护方便灵活,维护成本低;配备智能(néng)化系统,令操作更简便,可(kě)实现一键式打印,且具有(yǒu)打印预警提示功能(néng);还可(kě)通过视觉监控等智能(néng)化系统,实现加工全过程的实时监测、记录可(kě)追溯。面向铸铝、铸铁、铸钢、铸镁等不同铸造应用(yòng)需求,提供开源砂材工艺解决方案,配套丰富的砂材體(tǐ)系及高性能(néng)的粘结剂、固化剂、清洗剂,為(wèi)用(yòng)户优化使用(yòng)成本。

某用(yòng)户通过AFS-J1600Pro采用(yòng)砂型快速铸造工艺為(wèi)某新(xīn)能(néng)源車(chē)企试制轻量化車(chē)架,6天即交付铝合金(ZL101)成品铸件。成品尺寸精度达到CT7级,表面粗糙度优于Ra12.5,铸件表面无气孔、裂纹,形状完整、结构清晰。相较传统制造工艺需要40天的制作周期,采用(yòng)3DP砂型打印快速铸造,制作周期缩短了85%,成本减少32%。



某用(yòng)户通过AFS-J1600Pro采用(yòng)砂型快速铸造工艺為(wèi)某車(chē)厂试制发动机缸體(tǐ),由于缸體(tǐ)结构复杂,且壁厚较小(xiǎo),如果采用(yòng)传统方法制作周期需要1个多(duō)月。3DP砂型打印设备制作的砂型,精度和强度较传统工艺均有(yǒu)很(hěn)大提高,抗拉强度可(kě)达2MPa,铸件表面粗糙度优于Ra12.5,缺陷控制良好,无多(duō)肉、气孔、裂纹、夹渣,无表面缺陷及残缺。仅耗时10天即交付灰铸铁(HT250)成品铸件,制作周期缩短了2/3,成本降低30%。
“十四五”是我國(guó)经济结构调整、产业转型升级的重要阶段,也是我國(guó)铸造行业加快发展的重要时期。一些铸造企业还在因高能(néng)耗、高污染、产品精度达不到要求、招工难等问题而困扰,深陷资金、技术、订单的循环怪圈中而彷徨和迷茫。建议这些企业经营者们应及早跳出固有(yǒu)思维,在深刻理(lǐ)解并领会國(guó)家大政方针的基础上,主动求变,转换思路和发展方式,通过技术、工艺的改造升级,走绿色化、智能(néng)化、高端化的可(kě)持续发展之路,才能(néng)抓住机遇,在困境中实现突围。


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