通过3D打印技术，让3.2吨叶轮铸造成为可能

一般来说，铸件尺寸越大，需要制造的砂芯越多。三维打印技术在大型铸件砂型制造中的应用面临着诸多挑战，如砂芯排气、砂芯固定、外冷铁的设置和固定。值得一提的是，这种砂模在金属材料锻造全过程中一般也要考虑超高温、特厚宽横断面、高承受压力、洗净、无损等规定。最近，voxeljet-Vecchio通过与泵制造商合作，成功制造了3.2吨Pelton涡轮叶轮。

总部位于印度浦那的流体管理泵制造商基洛斯卡兄弟有限公司(KBL)已经转向3D打印添加制造技术来制造备件，从而节省了成本和时间。而最近，KBL依据与德国工业级3D复印机制造商voxeljet-维捷合作，为3.2吨（3500kg）佩尔顿式水轮发电机组用离心叶轮生产加工3D打印铸铁件。使用传统的制造技术，生产叶轮组件所需的完整模具通常需要两个多月的时间。使用voxeljet-Vijay3D打印，另外开发过程只需几周时间。

依据KBL企业研究工程项目与发展趋势副总裁兼高级副总裁RaviBirajdar，根据3D复印技术性，不但能够建立更高的精密度，在十分短的時间内供货，可以建立更强的可重复性并提升传统式生产加工的规格限定。

voxeljet-维捷的特性是应用场景粘接剂喷涌的大幅面3D复印技术性，针对这个佩尔顿式水轮发电机组用离心叶轮而言，因为规格极大，根据传统式生产制造方式一般必须拆分成不一样的一部分来进行锻造全过程，再根据电焊焊接将16个叶子电焊焊接到离心叶轮上，这一全过程比较复杂、用时且价格昂贵。根据voxeljet-维捷大中型工业用3D复印机VX4000一次进行了所有工作中，VX4000的复印总面积为4,0500x2,0500x1,0500毫米（长x宽x高）。复印全过程为76钟头，以后只必须KBL的专有权镀层技术性开展后期制作。

voxeljet-Vecchio设备印制的模具用于铸造直径为2000毫米的冲击式水轮机叶轮，材质为CA6NM不锈钢。

KBL是印度第一家使用3D打印砂模进行金属铸造的公司。除了佩尔顿式水轮机之外，该公司还通过voxeljet-维捷的设备制造其他种类的叶轮，包括像弗朗西斯型水轮机叶轮这样复杂的产品。由于叶轮的设计弧度，传统的制造方法往往不得不将叶轮分成几块来生产，通过3D打印，这些复杂的设计可以完全制造出来。

谈到3D打印与铸造相结合的应用，我们还需要了解3D打印的优势。3D打印有两个主要特点:1.它是非模态的，相应的优点是可以作为开发和试生产阶段的捷径，加快迭代过程，降低开发成本；其次，它对产品的复杂性和成本不敏感。相应的优势是，颠覆产品设计适合创新，使产品设计以功能实现为主导。

国内铸造行业普遍存在的误解是，3D打印只有第一个优势发挥出来，3D打印砂型或3D打印聚甲基丙烯酸甲酯熔体型用于产品的试制和开发阶段，也就是说，加工的产品仍然是传统设计，3D打印从源头上没有用于创新产品的设计。

3D打印的最大优势在于它可以用来制造传统方法无法实现的设计，包括薄壁和复杂的形状。在汽车领域，可以通过3D打印来打印专门设计的冷却系统(这种设计不能通过传统的制造工艺制造)，从而实现产品的更高性能。

随着3D打印和铸造的结合，铸造作为产品“诞生”的“源泉”，将在决定产品核心竞争力方面显示出它的价值。3D打印可以从源头上确定产品的创新程度。许多大型企业将改变铸造外包给铸造厂的模式，但将铸造作为一个关键环节纳入企业内部生产经营。在这个过程中，铸造厂将被合并。

本文不仅提到了大型叶轮的铸造应用，voxeljet-Vecchio正朝着工业生产的应用方向发展。就在2018年，voxeljet-Vecchio通过与德国领先的汽车制造商合作，实现了复杂砂型和砂芯的自动3D打印。该生产线有望成为汽车关键零部件生产领域全球第一个集成添加剂制造解决方案。该项目将使用3D印刷砂芯铸造关键发动机零件。