طابعة صب الرمل الكبيرة ثلاثية الأبعاد بطول 4 أمتار: إطلاق العنان لتصنيع المسبوكات الكبيرة بحلول عام 2025، 80% تقليل وقت الدورة + حلول تقليل التكلفة

في مجال تصنيع المسبوكات الكبيرة (مثل كتل المحركات، وأغلفة الآلات الصناعية، والمكونات الفضائية).عملية الصب بالرمل التقليديةمقيدة بثلاث مشاكل رئيسية هي "محدودية الحجم، وطول الفترة الزمنية اللازمة، وارتفاع التكلفة" - يستغرق صنع قوالب رملية بطول 4 أمتار عدة أشهر ويتطلب تجميعًا يدويًا للعديد من القوالب الرملية، مما يؤدي إلى معدل خردة يزيد عن 151 تيرابايت 3 تيرابايت.طابعة صب الرمل ثلاثية الأبعاد كبيرة الحجم بطول 4 أمتار(في شكل) 3DPTEK-J4000 نيابة عن ظهور هذه المعدات ، لكسر هذه المعضلة تمامًا: 1 وقت الطباعة لإكمال الرمل الكلي 4 أمتار ، وتقصير دورة 80% ، وتقليل تكلفة 40% ، ولكن أيضًا لتحقيق العملية التقليدية لا يمكن إكمال الهيكل الداخلي المعقد. في هذه الورقة، سوف نحلل المعلمات الأساسية والمزايا وسيناريوهات التطبيق والقيمة الصناعية لهذه المعدات، ونقدم إرشادات التحول التقني لمؤسسات التصنيع الثقيلة.

أولاً، نقاط الألم الرئيسية الأربعة الرئيسية في عملية الرمل التقليدية واسعة النطاق، كيف يمكن حل مشكلة الطباعة ثلاثية الأبعاد التي يبلغ طولها 4 أمتار؟

يتطلب التصنيع التقليدي للرمل على نطاق واسع (بحجم يزيد عن مترين) مراحل متعددة من "صناعة القالب - تفكيك قلب الرمل - التجميع اليدوي"، وهي مشكلة مستعصية على الحل. تحقق الطباعة ثلاثية الأبعاد بالرمل بطول 4 أمتار طفرة كاملة من خلال "صب متكامل + عملية رقمية". تُعد الطباعة ثلاثية الأبعاد بالرمل بطول 4 أمتار طفرة من خلال "صب متكامل + عملية رقمية":

ثانيًا، تحليل قلب الطابعة ثلاثية الأبعاد الرملية الكبيرة من فئة 4 أمتار: معلمات 3DPTEK-J4000 والمزايا التقنية

1 - البارامتر الرئيسي: تلبية متطلبات السيناريو الكامل للمسبوكات الكبيرة

3DPTEK-J4000 باعتبارها معدات معيارية في الصناعة، فهي ليست مجرد تكبير بسيط لطابعة صغيرة، ولكنها تصميم حصري لتصنيع الرمال على نطاق واسع مع المعايير الأساسية التالية:

1. الحد الأقصى لحجم القوالب:: 4000 مم × 2000 مم × 1000 مم (يمكن طباعة 4 أمتار طولاً و2 متر عرضًا بنمط رمل كامل من دون ربط);
2. نوع العملية:: حقن مادة رابطة نافثة للحبر (3DP)، مناسبة لرمال الصب الخاصة مثل رمل الكوارتز ورمل السيراميك ورمل السيراميك;
3. الدقة والدقة:: دقة الأبعاد ± 0.3 مم، دقة الفوهة 400 نقطة في البوصة، تشطيب السطح حتى Ra6.3 ميكرومتر;
4. سُمك الطبقة وكفاءتهايمكن ضبط سُمك الطبقة إلى 0.2-0.5 مم، ويمكن طباعة 2-3 مجموعات من الأنماط الرملية متوسطة الحجم (على سبيل المثال أنماط جسم المضخة بطول مترين) في يوم واحد;
5. استخدام المواد:: 100% من الرمال غير المعالجة المعاد تدويرها بأقل من 5% من المواد المهدرة.

2 - التكنولوجيا الأساسية: "قولبة المساحات المرنة الخالية من الرمال" لخفض التكاليف

تتطلب ماكينات صب الرمل التقليدية التي يبلغ طولها 4 أمتار تثبيت صناديق رمل كبيرة، وتحتاج الطباعة الواحدة إلى ملء عشرات الأطنان من الرمل، وهو أمر مكلف للغاية. و 3DPTEK-J4000 تم تحقيق طفرة مع "تقنية القولبة المرنة غير المرنة بدون رمال":

• يُغني عن الحاجة إلى صندوق رمل ثابت، ويضبط ديناميكيًا مساحة قاع الرمل حسب حجم نمط الرمل، ويقلل من كمية الرمل 70% المستخدم;
• التخلص من الاستثمار الكبير في البنية التحتية لصندوق الصنفرة (صندوق الصنفرة التقليدي يكلف أكثر من 200,000 يوان);
• تكلفة شراء المعدات هي نفس تكلفة شراء المعدات من فئة 2.5 متر، مع عائد استثمار أعلى 50%.

5 مزايا أساسية للطباعة ثلاثية الأبعاد بالرمل بطول 4 أمتار: تعزيز مباشر لتنافسية الأعمال

1 - تقليل وقت الدورة 80%، اغتنام فرصة السوق

يستغرق الأمر 6 أسابيع لصنع قالب رمل لكتلة المحرك بطول 4 أمتار من خلال العملية التقليدية، ولكن يستغرق 3DPTEK-J4000 3 أيام فقط لإكمال الطباعة، ويتم ضغط الدورة الكاملة من التصميم إلى تسليم الصب من 3 أشهر إلى شهر واحد. وقد استخدمتها شركة آلات ثقيلة لصنع قالب رمل غلاف علبة التروس الكبيرة، وهي منتجات جديدة في السوق قبل شهرين من الموعد المحدد، للاستيلاء على حصة قطاع السوق 30%.

2 - نحو قولبة متكاملة "كبيرة الحجم + معقدة"

لا حاجة للنظر في قيود "التجريد" و"الربط" الخاصة بالعمليات التقليدية، مما يسمح بتصميمات صعبة:

• الفضاء الجوي: غلاف التوربينات بطول 4 أمتار لـقنوات تبريد داخلية متعددة الطبقات(تتطلب العملية التقليدية تقسيم 12 نواة رملية، والتي يتم تشكيلها في مسار واحد بواسطة الطباعة ثلاثية الأبعاد);
• الطاقة: شفة التوربينات الهوائية بقطر 3 أمتارهياكل تخفيض الوزن المحسّنة طوبولوجيًا(تخفيض الوزن 20%، زيادة القوة 15%);
• في مجال الماكينات الصناعية: أجسام مضخات بطول 4 أمتار من أجلهيكل الدودة الحلزونية(لا توجد فجوات في الربط، 8% زيادة في كفاءة السوائل).

3 - خفض التكاليف على المدى الطويل 40%، فترة استرداد قصيرة

على الرغم من الاستثمار الأولي المرتفع في المعدات، إلا أن ميزة التكلفة كبيرة عند حسابها على مدار دورة الحياة الكاملة:

1. توفير تكلفة القوالب: تحتاج المسبوكات الكبيرة إلى استبدال 2-3 مجموعات من القوالب سنويًا، ويمكن التخلص من الطباعة ثلاثية الأبعاد تمامًا، مما يوفر أكثر من مليون يوان سنويًا;
2. تقليل الفاقد من الخردة: مسبك بإنتاجه من رمال الصمامات الكبيرة، معدل الخردة من 18% إلى 4%، مما يقلل من الخسائر السنوية البالغة 500,000 يوان;
3. المخزون الرقمي: يتم تخزين النماذج الرملية كملفات CAD، مما يلغي الحاجة إلى تكديس القوالب المادية في المستودع وتوفير 100 متر مربع من مساحة التخزين.

4 - دعم الإنتاج ثنائي الوضع "دفعة واحدة + مخصص"

لا تسمح مساحة القوالب التي يبلغ طولها 4 أمتار بطباعة القوالب الرملية الكبيرة فحسب، بل تسمح أيضًا بتداخل الأجزاء الصغيرة للإنتاج بكميات كبيرة:

1. يمكن تداخل 200 قلب صغير لجسم المضخة في عملية طباعة واحدة (تتطلب العمليات التقليدية إنتاجًا على دفعات);
2. يدعم الطباعة المختلطة "مجموعة واحدة من نمط الرمل الكبير + مجموعة من قلب الرمل الصغير"، مما يزيد من استخدام المعدات بمقدار 60%;
3. استجابة سريعة لاحتياجات التخصيص، فالتعديلات على التصميم لا تتطلب سوى تحديث ملف CAD، ولا حاجة لإعادة النمذجة.

5 - الامتثال للمتطلبات البيئية، والمساعدة في الإنتاج الأخضر

يتم تشديد اللوائح البيئية العالمية (على سبيل المثال، سياسة "الكربون المزدوج" في الصين، وتعريفات الكربون في الاتحاد الأوروبي)، وتلبي الطباعة ثلاثية الأبعاد الرملية التي يبلغ طولها 4 أمتار الاحتياجات البيئية من خلال تقنيتين رئيسيتين:

1. استخدام مواد رابطة منخفضة للمركبات العضوية المتطايرة (انبعاثات أقل من المعيار الوطني 60%) للحد من تلوث الهواء;
2. يتم إعادة تدوير الرمل 100% وإعادة استخدامه، مما يقلل من انبعاثات النفايات الصلبة بأكثر من 100 طن سنوياً، وهو ما يلبي متطلبات شهادة المصنع الأخضر.

رابعًا، 4 أمتار من الطباعة ثلاثية الأبعاد بالرمل 4 سيناريوهات تطبيق صناعية رئيسية (مع حالات فعلية)

1 - السيارات والمركبات التجارية: المكونات الأساسية لشاحنات الطاقة الجديدة

• الاستعمال: شاحنة ثقيلة طاقة جديدة بطول 4 أمتارمبيت محرك متكاملالقوالب الرملية لكتلة المحرك الكبيرة;
• مثال على ذلك: تستخدم شركة سيارات 3DPTEK-J4000 بطباعة القالب الرملي لهيكل المحرك، يتم اختصار زمن الدورة من 4 أسابيع إلى 3 أيام، ولا يوجد في الصب أي عيوب في الجدار الرقيق (2.5 مم)، مما يحقق خفضًا في وزن المحرك بمقدار 301 تيرابايت و3 أطنان من الوزن للمحرك، وزيادة في المدى بمقدار 100 كم.

2 - الفضاء الجوي والدفاع: المكونات الهيكلية الكبيرة خفيفة الوزن

• التطبيق: بطول 4 أمتارأغلفة توربينات المحركات الهوائيةصب أنبوب الصاروخ بالرمل;
• الميزة: الطباعة المتكاملة لتجنب أخطاء الربط الأساسية للرمل، ودقة أبعاد الصب حتى مستوى CT7، لتلبية متطلبات "عدم وجود عيوب" في مجال الطيران.

3 - قطاع الآلات الصناعية والطاقة: المكونات الأساسية للمعدات الثقيلة

• التطبيق: بطول 4 أمتارغلاف دودة جسم المضخة الكبيرةصب الرمل لأغلفة علبة تروس توربينات الرياح بقطر 3 أمتار;
• الحالة: تستخدمه إحدى شركات الصناعات الثقيلة لطباعة النمط الرملي لجسم المضخة، ويتم تحسين التشطيب السطحي لقناة المائع بمقدار 50%، ويتم تحسين كفاءة جسم المضخة من 75% إلى 82%، ويتم توفير استهلاك الطاقة السنوي بمقدار 1.2 مليون يوان.

4 - في مجال الفن والهندسة المعمارية: منحوتات برونزية كبيرة الحجم

• التطبيق: منحوتة برونزية بطول 60 متراًالقوالب الرملية المجزأة(مثل منحوتة "الخيول التسعة" في نانجينغ);
• المزايا: يُغني عن الحاجة إلى القوالب الخشبية الكبيرة، ويسمح بتركيبات فنية معقدة، ويقلل من دورة إنتاج المنحوتات من سنة واحدة إلى 3 أشهر.

خامسًا: اختيار الحل المناسب: خدمات 3DPTEK "المعدات + البيئة" المتكاملة

لا يتطلب نجاح الطباعة ثلاثية الأبعاد الرملية التي يبلغ طولها 4 أمتار معدات عالية الجودة فحسب، بل يتطلب أيضًا دعمًا بيئيًا كاملاً. توفر شركة 3DPTEK حلولاً "متكاملة" للحد من صعوبة التحول المؤسسي:

• المواد المملوكةأكثر من 30 تركيبة من المواد الرابطة للرمل (مثل المواد الرابطة منخفضة اللزوجة لصب سبائك الألومنيوم، والمواد الرابطة المقاومة لدرجات الحرارة العالية لصب الفولاذ) لضمان جودة الصب;
• برنامج ذكي:: يأتي مزودًا بنظام محاكاة الصب، والذي يمكنه محاكاة تدفق السائل المعدني وانكماش التبريد وتحسين تصميم الرمل مسبقًا وتقليل تكلفة التجربة والخطأ;
• خدمة الإجراءات الكاملة:: الدعم الكامل للعملية بدءًا من النمذجة باستخدام التصميم بمساعدة الحاسوب، والطباعة بالرمل إلى المعالجة اللاحقة للمسبوكات، والتدريب المجاني للمشغل (تشغيل المعدات في غضون 3 أيام);
• خدمة ما بعد البيعخدمة من الباب إلى الباب على مدار 24 ساعة في الداخل، و5 مراكز خدمة في الخارج (ألمانيا، الولايات المتحدة، الهند، إلخ)، ودورة وصول قطع الغيار ≤ 72 ساعة، لضمان تشغيل المعدات على مدار العام ≥ 95%.

الاتجاهات المستقبلية في الطباعة ثلاثية الأبعاد الرملية واسعة النطاق في عام 2025: نحو "أكبر وأذكى"

1 - اختراقات مستمرة في الحجم: أجهزة يتراوح طولها بين 6 و10 أمتار قيد التطوير

بدأت شركة 3DPTEK في البحث والتطوير لطابعة رملية بطول 6 أمتار، والتي يمكنها طباعة "مراوح سفن بطول 8 أمتار" و"قذائف معدات نووية بقطر 10 أمتار" في المستقبل، مما يقضي تمامًا على عيوب المسبوكات الكبيرة.

2 - الطباعة بالذكاء الاصطناعي + الطباعة ثلاثية الأبعاد: تمكين التحكم الذكي في العملية برمتها

نظام ذكاء اصطناعي متكامل للإنجاز الآلي:

• تحسين تصميم الرمل (التوليد التلقائي للهيكل الأمثل وفقًا لمواد وأبعاد الصب);
• مراقبة عملية الطباعة (تعديل حجم حقن المادة الرابطة في الوقت الحقيقي لتجنب التشققات الرملية);
• التنبؤ بالجودة (تتنبأ خوارزميات الذكاء الاصطناعي بالعيوب المحتملة في المسبوكات وتعديل العملية مسبقًا).

3 - الطباعة المركبة متعددة المواد: توسيع حدود التطبيقات

في المستقبل، ستكون الماكينة قادرة على تحقيق الطباعة المركبة "الرمل + مسحوق المعدن"، وطباعة طلاءات معدنية مقاومة لدرجات الحرارة العالية على الأجزاء الرئيسية من القالب الرملي (مثل ذراع الرافعة)، ومناسبة لسبيكة تيتانيوم، فولاذ فائق القوةصب السبائك الحرارية، وتوسيع التطبيق في مجال المعدات المتطورة.

خاتمة: تفتح الطباعة ثلاثية الأبعاد بالرمل بطول 4 أمتار حقبة جديدة من تصنيع المسبوكات الكبيرة

بالنسبة لمؤسسات التصنيع الثقيلة، لم تعد الطابعة ثلاثية الأبعاد للصب بالرمل الكبير بطول 4 أمتار "حداثة تكنولوجية" بل "ضرورة لتعزيز القدرة التنافسية" - فهي تكسر قيود الحجم وزمن دورة العمليات التقليدية وتحقق الإنجاز الثلاثي "الحجم الكبير + التعقيد + التكلفة المنخفضة". إنها تكسر قيود الحجم وزمن الدورة للعمليات التقليدية وتحقق الإنجاز الثلاثي "الحجم الكبير + التعقيد + التكلفة المنخفضة".

وقد وفّر تسويق معدات مثل 3DPTEK-J4000 مسارًا سريعًا من التصميم إلى الصب لصناعات السيارات والفضاء والآلات الصناعية. في المستقبل، مع البحث والتطوير لمعدات من فئة 6-10 أمتار ودمج تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي، سيدخل تصنيع المسبوكات الكبيرة مرحلة جديدة من "الرقمنة الكاملة، والعيوب الصفرية، والتخضير"، وستتمتع الشركات التي تتولى زمام المبادرة في وضع هذه التكنولوجيا بميزة مطلقة في المنافسة في السوق.