重要な交換用鋳物をサンド 3D プリントで迅速に配送

Jul 23, 2023

この記事をシェアする

重要な交換部品や調達が困難な鋳物は、長いリードタイムに悩まされることが多く、そのほとんどの原因は従来のパターンやコアボックスの調達を待つことです。 少量または 1 回限りの注入用に木材または金属から機械加工された工具を高価に購入することは、多くの場合費用対効果が高くありません。

しかし、最も重要な鋳造品（多くの場合インフラストラクチャや輸送用途）の需要は高く、サプライチェーンの遅延がますます一般的になっています。 破壊的テクノロジーが次世代の金属鋳造の成長を推進しています。

バインダー ジェット 3D プリンティングを使用したデジタル サンドキャスティングにより、従来の鋳造ツールに必要な高コストと数か月に及ぶリードタイムが不要になります。 サンド 3D プリント プロセスでは、デジタル データを使用して、CAD ファイルから直接砂の中にモールドとコアをプリントすることで工具を置き換えます。 新しいパターンが作成されるまでの遅延や、何年も保管されたコアボックスの修理を待っている間に遅延が発生することはありません。 レガシー部品は、単一の、しかし重要な交換用金属鋳物を供給するための新しい工具を作成する前払いコストなしで供給できます。

砂バインダーの噴射によりデジタル モデルから鋳型と中子を直接製造することで、サプライ チェーンのリスクを軽減し、リード タイム、工具への投資、鋳造欠陥を大幅に削減します。

他の産業分野のメーカーと同様に、鋳物工場はサプライ チェーンの課題を解決するために 3D プリンティングを統合することで恩恵を受けており、交換部品用の鋳造品を迅速に供給することで顧客の期待を超えながら、より効率的に運営しています。

サンド 3D プリンティングは、金属鋳造ツールを作成するために鋳物工場で 20 年以上使用されてきました。また、今日のバインダー ジェッティング システムは、生産量に応じて精密なモールドとコアを製造します。 工業用プリントヘッドは、紙に印刷するのと同じように、砂粒子の層にバインダーを選択的に堆積させ、一度に薄い層を 1 つずつ固体部分を作成します。

ExOne は、砂 3D プリンティング技術の必要性を定量化し、迅速に交​​換用の金属鋳物を調達するためのフレームワークを構築することに取り組んでいます。 当社は、さまざまなミッションクリティカルな業界のパートナーと協力して、デジタル金型と中子から作られた鋳物を効率的かつ経済的に調達する方法を確立するために、定義された属性と関連するしきい値の開発に取り組んでいます。

3D プリントの利点は、鋳造中に品質や一貫性の問題が発生することが多い、調達が困難なコンポーネントの品質を向上させるためにも活用できます。 バインダージェッティングを使用してフォームを構築すると、設計の自由度が向上し、鋳造ツールの革新が可能になります。これにより、従来のプロセスでは不可能だった軽量化と部品性能の最適化を可能にする、複雑で統合された形状を作成できます。

積層造形の自由な設計により、スクラップを削減するためのコアの統合や、最初の注湯を成功させて精度の重要な鋳物を迅速に稼働させるのに役立つ有機的なリギング機能などのメリットが得られます。

船舶用エンジンは、エンジン部品を劣化させる湿気や水、多くの場合塩水に常にさらされる過酷な環境で動作します。 ディーゼル エンジンは高いシリンダー圧力と熱によって燃焼を引き起こすため、ディーゼル燃料を自動点火するのに十分な熱を生成するには、高い圧縮比で動作する必要があります。

シリンダーヘッドは、燃料インジェクターや吸排気バルブなどの他の重要な部品をサポートするエンジンの重要なコンポーネントです。 ライナー フランジの上部に位置し、ナットとボルトでシリンダー ブロックに固定されているこれらのフランジは、非常に高い温度と圧力にさらされ、エンジンが急速に加熱されたり冷却されたりするときに膨張および収縮します。

このような環境条件のため、船舶用ディーゼル エンジンは、高い冷却要件に伴う極度の圧力に耐えるように構築する必要があります。

タイの造船所であるハイテク マリン エンジニアリングは、過熱による大きな応力によってシリンダー ヘッドに亀裂が発生するという問題に直面しました。 毎日操業しているビジネスのため、貨物船を運航に戻すには迅速な修理が必要でしたが、壊れたコンポーネントは 10 年近く前のもので、OEM サプライヤーからはもう生産されていませんでした。 HiTech Marine のオーナーである Aomthep CheinSuwan 氏は、「納期までの時間は当社のビジネスにおいて非常に重要です。当社は常に稼働しているため、部品を待つことはできません。そのため、予算内での迅速な対応が必要です」と述べています。

従来の交換部品の納期は 10 か月以上かかり、非常に高い投資コストがかかりました。 シリンダー ヘッドは工具のない従来の部品であるため、交換用の鋳物を製造するには、最初にまったく新しいパターンとコア ボックス セットを製造する必要があります。 しかし、Hi-Tec Marine では 4 週間以内に交換部品を必要としていましたが、海外からの注文には配送コストがかさんで少なくとも 8 週間かかります。

タイにある鋳造およびプロトタイプ開発ショップである Speed 3D Mold は、高品質の交換部品を短納期で提供するソリューションを持っていました。 Speed 3D Mold のエンジニアリング責任者である Nattinee Valun-araya 氏は次のように述べています。「交換が必要な従来の部品が多数ある海事業界のお客様にとって、システムの稼働を維持するためのタイムリーなメンテナンスにはスピードが最も重要な要素です」と述べています。

Speed 3D Mold のエンジニアリング部門は、鋳造シミュレーション サポート、サンド 3D プリンティング、プロトタイプおよび代替鋳造を提供してきた 10 年以上の経験により、リバース エンジニアリング サービスで Hi-Tech Marine をサポートしました。 チームは元の部品を 3D スキャンして、新しいコンポーネントを鋳造するための 3D プリント金型とコア パッケージの開発に使用できるデジタル CAD ファイルを作成しました。 バインダー ジェット 3D プリントを使用すると、交換用鋳造品を作成するのにハードな工具は必要ありません。むしろ、CAD ファイルから砂の中で直接、鋳型と中子が層ごとに構築されます。

Speed 3D Mold はデジタル キャスティングを使用して、部品の反復を高速に行うこともでき、Hi-Tech Marine の交換用シリンダー ヘッドの最適な品質を確保しました。 この部品には、大きな厚さの違いや小さな冷却チャネルなど、多くの複雑な特徴が含まれていましたが、デジタル鋳造プロセスで簡単に修正できました。 積層造形の設計の自由度により、Speed 3D Mold は冷却チャネルの設計を更新できるだけでなく、従来の鋳造設計の制限に縛られずに金型内にリギング システムを自由に配置することもできました。

複雑な 725 x 630 x 572 mm のモールド パッケージには 19 個のピース​​が含まれており、S-Max バインダー ジェッティング システムでわずか 10 時間で 3D プリントされ、寸法や形状に予期せぬエラーは発生しませんでした。

約 100kg の交換用シリンダー ヘッドはねずみ鉄で鋳造され、最終コンポーネントはわずか 2 週間で Hi-Tech Marine に届けられました。 たった 1 つの交換部品用のツールを作成するための多額の設備投資は経済的ではありませんが、ExOne サンドバインダジェットで金型パッケージを直接印刷する Speed 3D Mold のソリューションにより、従来の生産と比較して 40% を節約できます。

従来の代替鋳造では、工具の納期が 10 か月かかりました。この代替品は砂 3D プリントで製造され、数週間で納品されました。

複雑な生産上の課題に対するさらなるソリューションをお探しですか? 今後のウェビナー「3D プリンティングでサプライ チェーンの課題を今日解決できる方法」にご登録ください。

3D プリンティング業界からの最新ニュースを常に入手し、サードパーティ ベンダーからの情報やオファーを受け取ります。

この記事をシェアする

シーメンスエナジーとDNV、金属3Dプリントの品質管理と認証を自動化

歯科 3D プリンティング業界について私たちが知っていることは間もなく変わります

3Dデザイン

3D プリント アート

3D プリント食品

3D プリント銃

6 月 1 日、サウスカロライナ州グリーンビルに拠点を置くデジタル化ソリューション会社 TPM は、同じくグリーンビルに新しい積層造形 (AM) ラボを開設しました。 TPM は、ハードウェア、ソフトウェア、材料を販売しています...

今週のまとめでは、Stratasys はロードトリップ中にいくつかの立ち寄り地があり、TCT 3Sixty はバーミンガムで開催されます。 自動車の 3D プリンティング、電子技術に関するウェビナーもあります。

この記事の最後にある更新情報を参照してください。 3D プリンティング業界最大のニュース週間の 1 つとなるこの週に、積層造形 (AM) の先駆者である 3D Systems (NYSE: DDD) が...

今日は、Desktop Metal、Stratasys、Nano Dimension、3D Systems の間で提供されているすべての合併オプションについて話します。 この業界のほとんどの人が公に言ってるようですが…

3D モデルをアップロードし、迅速かつ効率的に印刷します。

サイトスポンサー

イベント

積層造形戦略

ネットワーキング＆インテリジェンス サミット、2024 年 2 月 6 ～ 8 日

求人

世界中で 3D プリントの仕事が行われています。

メールニュースレターを購読する

3D プリンティング業界からの最新ニュースを常に入手し、サードパーティ ベンダーからの情報やオファーを受け取ります。

3D プリント ガイド