【行业动态】美国推出3D打印陶瓷技术，可快速制造复杂航空零件模具

导读：PERFECT-3D可能看起来并不是一个缩写，但它其实是Process Enabled Repeatability For Extended Life & Consistent Tools公司的缩写，由母公司Renaissance Services公司、美国国防部、一家铸造投资公司、一架大型化学公司和一家飞机发动机制造商合作成立的，该公司主要从事对复杂精密铸件的陶瓷模具进行“3D打印制造”。

PERFECT-3D公司首席执行官Dan Sokol在其中一台3D打印机前演示如何制造复杂的陶瓷部件，包括用于熔模铸造用的型芯、模具、过滤器和原型。

Sokol表示：“虽然陶瓷3D打印仍处于初级阶段，但是它有可能将复杂精密铸件的模具成本降低70%以上，和传统模具相比，它可以将模具和陶瓷芯材的交货时间缩短80%以上。”

他解释说：“我们的重点是陶瓷模具的3D打印，以支持熔模铸造用的型芯、模具、过滤器的使用。随着3D打印技术的持续进步，PERFECT-3D正在对新研发的技术进行专利申请，这些技术特别适用于铸造高温镍基合金以及钢和铝的陶瓷模具和过滤器。这将使得铸造厂能够绕过制造铸件所涉及的许多前端步骤，特别是的制造芯模和蜡模所花费的成本和交付时间。”

据Sokol表示，相比传统的铸造工艺，陶瓷工具可以在一周或更短的时间内进行3D打印，而传统的铸造工艺可能需要6到12个月，成本为50万美元。

项目工程师Bryan Deptowicz正在演示一个远程遥测设备，该设备能够捉炉膛内的环境条件并通过IIOT网络将数据传输到Discus系统。

PERFECT-3D公司采用特殊的二氧化硅、锆石和氧化铝陶瓷组合物，并结合光聚合物树脂，这些树脂经过优化，可用于最新的3D打印技术，以制造小尺寸和大尺寸陶瓷元件，尺寸从1~20英寸（25.4-508毫米），具有小至0.020英寸（0.51毫米）的复杂特征。典型应用包括涡轮叶片上的复杂冷却通道型芯、用于控制铸造流速并防止夹杂物和熔融金属一起倒入模具用的过滤器；用于逆向工程，无需要工程图纸就可以轻松利用3D打印模具来铸造新零件替代传统零件。

PERFECT-3D团队（左至右）包括工程总监Randy Harris、首席执行官Dan Sokol; 项目工程师Bryan Deptowicz和项目工程师Scott Morris。

Sokol表示：”我们能够生产模具而不需要传统的硬模具，直接通过CAD模型可以有效地制造高精度模具，并且实现复杂几何形状（如冷却通道），并保证很好的可重复性。这使得我们可以快速的研发和迭代复杂零部件。”

PERFECT-3D公司拥有多台L5000 ProMaker 3D打印机、两台高温烧结炉、用于评估生坯和烧制陶瓷部件的测试实验室、3D质量检测室。

由于陶瓷3D打印仍然是一项新兴技术，PERFECT-3D公司目前正专注于辨识和控制工艺变化。它使用来自俄亥俄州哥伦布的Discus软件公司的软件，该软件提供了一个基于客户技术数据包（TDP）的工程系统，并提供了一个连续的线程来管理整个零件生命周期中的需求和结果。

工程总监Randy Harris表示：“我们使用西门子NX CAD软件来设计工具，然后采用Materialize软件来切分和布置3D打印平台。为了真正理解和控制我们的流程，我们使用Discus创建智能TDP，捕捉客户需求并创建数字工作指令，以便操作员进行重复处理。此外，我们在整个工厂还设有远程遥测设备，用于跟踪环境条件，如温度，湿度和空气微粒。使用Discus软件系统和我们的IIOT网络，我们可以使用我们的平板电脑和智能手机来监控每个作品的所有处理变量。“