TechCast公司是领先的高品质精密铸造的供应商。公司的专长之一是制作大型且复杂的泵轮铸件，重量可达50磅（.76千克），直径长达30英寸（76.2厘米）。

设计一个性能良好的泵轮是一大挑战。被泵取的液体常常具有复合成份且流速和流量都很高。当前的分析工具只能对泵的性能进行粗略评估，实际性能还得通过一系列实验来确认。因此，实现质量达标的泵轮是一个复杂的迭代过程：模型设计、泵轮制造、性能测试、设计调整，直到达成最优设计。然后一直循环此过程。

昂贵的传统制造？

然而在现实操作中，以这种方式优化泵轮性能非常昂贵。模具成本很高，交货期也很长。含内流道的产品因为通常需要型芯，该型芯材料是可溶性材料或陶瓷，所以需要制作两套模具来完成。

在建模设计过程中，设计工程师需要重复修改、变更设计来进行评估，因此，泵轮制造商在泵轮达到合格性能时就停止迭代了。因为他们无法承受因为要达到最优设计，而需要再次迭代所产生的成本和时间。

3D打印原型降低成本

TechCast公司通过3D打印工艺来创建的原型，可作为直接铸造用原型。在北美，这是常用的直接原型制作技术。有了3D打印原型，无需耗费时间来制作蜡模。如此一来，数天内就可以评估新设计，而不是数月。

3D打印原型只占传统模具制作成本的一小部分，并且一周内就能完成，所以在3周内完全加工泵轮是可行的。3D打印工艺制作的树脂原型内部是中空的，会有加温导致原型膨胀的风险。但是因为有蜂窝状的结构，避免了把模壳撑坏。这样最大程度地减少了原型所用的材料，另外可以说是几乎无残余的燃烧，也能够快速地完成铸造工序，而无需其他额外步骤。

3D打印原型只占传统模具制作成本的一小部分

3D打印与传统铸造过程全记录

TechCast和3DSystems合作，一起为3D打印工艺量化其优势。一个直径约38.1厘米的泵轮被用于实验研究。铸件分别通过传统制造的蜡模，和3D打印原型铸造而成。

铸造过程的每一步耗费的成本和时间都被记录，因此可以做出精确的比较。

第一个步骤是创建铸件的CAD模型。由于实际打印出来的泵轮是有收缩率的，所以需要放大泵轮的缩率，以抵消在铸造中金属的收缩。传统铸造工艺和3D打印工艺都需要更改CAD模型，CAD建模通常需要花费1周时间。

在传统铸造工艺中，数字模型是直接发送给制作蜡型的模具厂。针对这个泵轮，制作模具将耗费4万美元，工期需要7到9周。

而3D打印工艺是这样的：CAD模型发送到3D打印公司，通过3D打印工艺制作原型。制作原型的成本仅为美元，只需要1周时间。

在传统铸造工艺中，工厂只能在收到所需模具后，才能加工原型，再通过TechCast公司的熔模铸造工艺制作泵轮铸件。过程中大多数的劳动量都是在加工原型。

而3D打印制作的原型，与传统铸造工艺有细微的差别。因为3D打印原型在铸造前是需高温气化掉的，所以需要设计排气口，而不是像传统失蜡铸造那样融化原型。另外免去了大量劳动力来加工原型。

下图是3D打印和传统铸造的对比。

使用3D打印工艺制作的泵轮大概仅需传统铸造工艺的1/3时间，也仅需传统制造1/10的成本。另外，3D打印原型制作的铸件仅需81美元的少量劳动（假定1小时60美元的劳动费），远低于传统铸件所需的劳动成本。3D打印大大缩短周期，在原本只能完成一个铸件的时间内至少可以进行2次铸造及修正。

组装好的泵轮原型

假设第一个铸件被测试了，性能并不合格。制造商将进行工程设计的变更，并制作第二个泵轮来进行测试。

在传统铸造工艺中，制作原型所需的模具随着设计的变更也必须进行改变。进行变更所需的成本和时间也决定于这是一次怎样的变更，平均来说即使一个细微的变更也需要15%的模具制作成本和2周的时间。在TechCast公司的3D打印工艺中，3D打印模型将被用于制作新的原型，直接用于铸造。

下图总结了完成第二个泵轮的数据对比。

泵轮铸件

模壳

但如果还需要进行设计变更，制造第三个泵轮，对比如下图。

如果确认了第三个泵轮设计，并确定投入生产，3D打印工艺将比传统铸造工艺提早一周时间完成，并节省约美元。

3D打印工艺的优势之一是泵轮的设计变更可以在同一时间内进行。如果制造商已经选择立即尝试第三种设计，并选择最好的设计投产，那么结果如下图：

如果制造商选择最佳性能的设计进入投产，并订购相关的模具，那么他们将比传统铸造工艺提早6周进入生产，还能节省下美元。

3D打印工艺的另一优势就是模具还在制造的时候，铸件可以继续通过3D打印的原型制造。这可以让制造商进行实地实验，并在模具完成前制作初代生产泵，这样产品上市就能更快。

TechCast公司的工艺也能用于陶瓷型芯的叶轮。TechCast公司可通过3D打印工艺得到陶瓷型芯，这样一来，在制作模具前就能对泵轮进行优化了。

数据来源：3DSystems

这里是了解3D打印世界的入口，一本轻松实现跨界交流的宝典，以及让你获得全球创新视野的绿卡。

与志同道合的人一起，

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lkgx/129.html