无模精密砂型快速铸造技术是将精密砂型快速铸造工艺与快速成型技术结合而产生的新兴技术，首先对配备浇注系统的CAD模型做反求与切片处理，然后将可供浇注的砂型在快速成型机上实现。与传统的砂型铸造相比，无模精密砂型快速铸造技术因为不需要制作模样，所以将铸造的时间缩短至一半以上，生产的铸件形状不受限制。

现在的无模精密砂型快速铸造技术主要包括基于离散堆积原理以及数控加工原理的无模精密砂型快速铸造技术等。在生产小批量复杂铸件、单件以及新产品试制上，无模精密砂型快速铸造技术的发展前景广阔，并且目前已经广泛应用于汽车发动机的缸盖、缸体、叶片、叶轮等铸件的生产上。

无模精密砂型快速铸造技术的应用

激光烧结原理无模精密砂型快速铸造技术

这种激光烧结技术，又叫做覆膜SLS技术，与其他快速铸造技术相比，具有高灵活性、高稳定性、不需要其他机械辅助设备、适宜于形状复杂的砂型制造等特点，在目前的铸造领域发展比较成熟。SLS工艺原理是由CAD切片模型为原动力，利用铺粉设备将粉逐层铺展，然后选择性地采取激光束对粉末加以固化，逐渐生产各个截面的轮廓形状，最终整合成一个统一的整体。该工艺主要包括直接烧结和简介烧结两种。

（1）直接烧结工艺因为少量氧化铝存在于硅砂之中，从而令砂粒表面的熔点降低，所以在烧结过程中无需使用粘结剂。直接烧结工艺要求采取—w的激光功率进行烧结，成形周期相对比较长，要求的生产设备质量比较高，因而应用的并不广泛。

（2）间接烧结工艺是对覆膜砂进行烧结，覆膜砂覆盖在砂型表面，具有热塑性。由于酚醛树脂固化温度不高。砂型成形后强度不高，因此需要在-℃温度下进行固化处理。然而，因为激光烧结所产生的顺势传热，导致覆膜砂的固化成形很难达到理想的要求，存在砂型强度不高、尺寸精度不高等缺陷。为此人们对覆膜砂粉体特性及工艺参数加以优化的方式，使得砂型性能得到进一步提高。

采取SLS工艺制造的覆膜砂型，可以用来浇注铸铁、铸钢以及有色金属等。然而因为受到设备成形空间所限，SLS工艺在生产中小型复杂铸件方面比较十一，其在航空航天领域发动机缸体及缸盖的生产上的应用比较普遍。

建立在三维打印原理基础上的无模精密砂型

与SLS技术相似，快速铸造技术建立在三维打印原理基础的无模精密砂型技术的理论基础同样是粉末材料分层叠加原理，二者的差别是，无模精密砂型技术的成型过程利用的是微滴喷射粘接方式，其原理如图1所示。

通过低温烘焙干燥处理工艺，可以直接对三维打印原理制造的砂型进行浇注。然而砂型在加热炉内进行低温烘焙时，由于受热不均而导致部分粘结强度。并且，由于型砂间的孔隙被留存于砂型内的粘结剂填充，从而大幅度降低了砂型的透气性，并增加了砂型的发气量，使得铸件极易出现粘砂或气孔等缺陷。鉴于这些缺陷，人们研制出一种具有低发气量的粘结剂材料，同时利用降低粘结剂用量而对喷射扫描路径进行优化的方式，达到砂型性能大幅度提升的目的，从而进一步减少铸件的缺陷。因为不需要高成本设备如激光器等，三维打印工艺能选用水洗砂以及粘结剂等传统工艺的材料，不需要进行其他的特殊处理，所以成本较低且具有广泛应用前景。国内外有关情况如下：

（1）我国的无模铸型制造技术（PCM)建立在三维打印技术喷射粘结剂的基础上，按照界面轮廓信息利用双喷头同时将粘结剂和催化剂喷射而出，通过两者间的交联，制造出一种涂上涂料便可用来浇注的砂型。无模铸型制造技术的粘结剂与原砂选择的是传统铸造中的70/树脂砂材料。通过对PCM工艺热点的综合考虑，可知，目前采取的呋喃树脂粘结剂及甲苯硫酸催化剂，由于两者所具有良好物理化学性能，因而效果佳。无模铸型制造技术比较适合大中型铸件，如图2所示采取该技术制造的叶轮。当然，尽管无模铸型制造技术所制造的砂型具有低成本、高强度等优点，然而其表面质量的要求还有待提高。

（2）国外美国DSPC技术（直接壳型铸造技术）利用陶瓷颗粒进行打印，主要使用范围为中小型铸件。ExOne公司3DP技术通常选择树脂砂作为成型材料，并将合成砂、硅砂或者其他铸造介质作为砂型材料。铸型成型后无需经过后期特别的工序处理，将铸件加以清扫便可，通常用于大型铸件。