传统造型方法的局限性及改进方法

       砂型铸造是传统的铸造工艺，生产成本低，适用于大规模生产。随着时代发展，对铸件要求越来越高，尤其在新产品研发阶段，要求生产周期短，产品精度高，传统的铸型制造方法就暴露其缺陷和不足，难以满足要求。

       在提高铸件产品质量方法上，传统方法是在后工序处理质量缺陷上下工夫，加强对造型、浇铸等前工序的质量控制，避免能源浪费，节省后续切削加工工时，节约能源消耗，提高生产率，使铸件产品质量达到预期目标。

       先进制造业国家对铸型的研究趋势

       当前，先进制造业国家对铸型的研究趋势主要是：一是精确成型技术，主要是使铸件的重量减轻、强度提高以及质量更为精密；二是传统的经验法研究逐渐被计算机仿真模拟技术替代。

       3D打印技术国内外对比

       3D打印技术作为目前最具前景的智能化制造技术之一，反映了一个国家的工业制造水平，被广泛应用于砂型打印、医疗、生物等领域。该项技术由美国麻省理工学院开发成功，并拥有部分原理性专利。

       国外的3D打印技术是以企业为主导，其中以美国的设计、制造、销售全产业链模式为典型代表。国内排名中专利权人中有9 个是大学及高校科研机构。国内研究主要是基于分层实体制造、熔融沉积、光固化成型等技术研发及成型系统的研制，也有部分企业依靠高校科研成果已实现3D 打印设备一定程度上的产业化。

       智能铸型——传统铸型的革命性升级改进

       铸造生产过程中，传统铸型一般为密实结构，难以控制铸件的冷却过程。这造成铸件厚薄冷却速度不同、温度分布不均匀，造成铸件残余应力大、变形大。

       因此，清华大学材料学院副教授康进武提出基于3D打印成形的智能铸型-镂空灵巧铸型结构思想，采用壳型、空心夹层、桁架支撑等结构，彻底改变铸型的密实结构，实现铸型智能化。

       镂空结构实现随铸件局部几何特征的铸型设计，实现铸件的控制冷却，从而提高铸件凝固过程的冷却速度、凝固后的温度均匀性和冷却速率，最终提高铸件性能，并降低铸件的残余应力和变形。并提出了镂空铸型的设计方法和多种镂空铸型结构，包括表面加强筋型、桁架支持结构和空心夹层结构等。该铸型设计应用于铝合金应力框铸造试件，实现了铸件冷却控制，大幅度减小了型砂用量。

      康进武副教授将于11月14-17日，在苏州国际博览中心，2017中国铸造活动周上深度讲解智能铸型的最新研究进展，与大家一起分享最新科技前沿成果。欢迎感兴趣的铸造同仁报名参会。

康进武

清华大学材料学院副教授   博士生导师

       1999年获得清华大学工学博士学位，先后在清华大学机械工程系、材料学院任教。2001-2003在美国伍斯特理工学院（WPI）做访问学者。

       康进武副教授长期从事铸造过程、热处理过程数值模拟与仿真研究，尤其是重大装备中大型铸件的制造研究，近年开展3D打印方面研究，发表过文章《虚拟现实(VR)技术在铸造中的应用》。负责国家自然科学基金课题、国家重点研发计划课题、国际合作、国内重点企业等二十多项科研项目；作为骨干参加过国家973项目、重大科技专项等多个研究项目。获省部级科技进步奖4项，发表论文160多篇，SCI、EI收录100多篇，专利15项，出版5本专著和教材。