Tech Cast LLC是高品質(zhì)精密鑄造的領(lǐng)先供應(yīng)商笤休。公司的專長之一是制作大型且復(fù)雜的泵輪鑄件,重量可達(dá)50磅(158.76千克)症副,直徑長達(dá)30英寸(76.2厘米)宛官。
設(shè)計一個性能良好的泵輪是一大挑戰(zhàn)。被泵取的液體常常具有復(fù)合成份且流速和流量都很高瓦糕。當(dāng)前的分析工具只能對泵的性能進行粗略評估底洗,實際性能還得通過實驗來確定。因此咕娄,實現(xiàn)泵輪的最佳性能是一個迭代的過程:模型設(shè)計亥揖、泵輪制造、性能測試柏咳、設(shè)計調(diào)整绰瘾,直到達(dá)成最優(yōu)設(shè)計, 否則需要一直循環(huán)此過程柄倒。
然而在現(xiàn)實操作中蚜雏,以這種方式優(yōu)化泵輪性能非常昂貴。模具成本很高靡抓,交貨期也很長附柜,特別是對于Tech Cast這種制造大型泵輪的制造商來說。含內(nèi)流道的產(chǎn)品因為通常需要型芯簿混,該型芯要么是可溶性物質(zhì)要么是陶瓷等僚料,所以需要制作兩套模具來完成。這個過程不僅僅是簡單地需要重復(fù)修改設(shè)計或者重建模具進行設(shè)計變更評估。因此毡飒,泵輪制造商在泵輪達(dá)到合格性能時就停止迭代了球毙。他們無法承受因為要達(dá)到最優(yōu)設(shè)計,而需再次迭代所產(chǎn)生的成本和時間痪寻。
QuickCast原型只占傳統(tǒng)模具制作成本的一小部分
Tech Cast公司開創(chuàng)了一個新流程螺句,可極大減少每次迭代耗費的成本和時間。這樣一來橡类,泵輪制造商只花費比之前制作一個鑄件更少的時間壹蔓,就能制作出更多設(shè)計版本的泵輪。Tech Cast公司使用3D Systems的QuickCast服務(wù)制作原型猫态,就無需再制作每次迭代所需的模具。QuickCast制作的原型可作為直接鑄造用原型(通過3D打印工藝來創(chuàng)建原型)披摄,現(xiàn)在在北美是常用的直接原型制作技術(shù)亲雪。有了QuickCast原型,無需耗費時間來制作蠟?zāi)K枘>呔湍艿玫借T件疚膊,如此一來义辕,數(shù)天內(nèi)就可以評估新設(shè)計,而不是數(shù)月寓盗。
QuickCast原型只占傳統(tǒng)模具制作成本的一小部分灌砖,并且一周內(nèi)就能完成,所以在3周內(nèi)完全加工泵輪是可行的傀蚌。QuickCast工藝制作的樹脂原型內(nèi)部是中空的晌叽,加溫可能導(dǎo)致原型膨脹,但是因為有蜂窩狀的結(jié)構(gòu)互聪,避免了把模殼撐壞囊砰。這樣最大程度地減少了原型所用的材料,另外可以說是幾乎無灰燃燒突棉,也能夠快速地完成鑄造工序为惧,而無需其他額外步驟。
最近绒怯,Tech Cast和3D Systems一起為QuickCast工藝量化其優(yōu)勢搬即。一個直徑約15英寸(38.1厘米)雙吸式泵輪被用于研究。鑄件分別通過蠟?zāi)Pυ海?D Systems的QuickCast原型鑄造而成贿桃。
鑄造過程的每一步耗費的成本和時間都被記錄,因此可以做出精確的比較类玉。
第一個步驟是創(chuàng)建鑄件的CAD模型哑立。客戶確定了需被制作的泵輪。鑄造廠必須放大泵輪的縮率杰捂,以抵消在鑄造中金屬的收縮舆床,增加后期加工定位特征和澆鑄口。傳統(tǒng)鑄造工藝和3D Systems的QuickCast工藝都需要更改CAD模型嫁佳,CAD建模通常需要花費1周時間挨队。
泵輪原型
在傳統(tǒng)鑄造工藝中,數(shù)模是直接發(fā)送給制作蠟型的模具廠蒿往。針對這個泵輪盛垦,制作模具將耗費4萬美元,工期需要7到9周瓤漏。
而Tech Cast公司采用的QuickCast工藝是這樣的腾夯。CAD模型被發(fā)送到3D Systems公司,通過QuickCast工藝制作了原型蔬充。制作原型的成本僅為3150美元蝶俱,只需要1周時間。
在傳統(tǒng)鑄造工藝中饥漫,工廠只能在收到所需模具后榨呆,才能加工原型,泵輪鑄件再通過Tech Cast公司的傳統(tǒng)熔模鑄造工藝制作而成拍斜。過程中大多數(shù)的勞動量都是加工原型和創(chuàng)建組裝件行删。
而收到QuickCast 制作的原型,與傳統(tǒng)鑄造工藝會有細(xì)微的差別惹炕,因為QuickCast 的原型在鑄造前是需高溫氣化掉的偶嘁,所以需要設(shè)計排氣口,而不是像傳統(tǒng)失蠟鑄造那樣融化原型睦氧。因為無需勞力用于加工原型撩怀,實際上QuickCast制作的原型在鑄造過程中幾乎沒有什么勞動含量,但它需要額外的數(shù)小時用于制程變更揽此。
下圖是Tech Cast的工藝和傳統(tǒng)鑄造工藝關(guān)于泵輪的對比双竣。
使用Tech Cast采用的QuickCast工藝制作的泵輪大概僅需傳統(tǒng)鑄造工藝的1/3時間,也僅需傳統(tǒng)制造1/10的成本艘赂。另外渤尚,通過QuickCast原型制作的鑄件僅需81美元的少量勞動(假定1小時60美元的勞動負(fù)擔(dān)率),遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)鑄件所需的勞動成本听誓。
組裝好的泵輪原型
相較于傳統(tǒng)工藝催杆,新方法大大縮短周期,在原本只能完成一個鑄件的時間內(nèi)至少可以進行2次鑄造及修正瑞你。
假設(shè)當(dāng)?shù)谝粋€鑄件被測試了酪惭,性能并不合格希痴。制造商將進行工程變更來改善性能并制作第二個泵輪來進行測試。鑄造廠將制作經(jīng)過修改的鑄件模型春感。因為當(dāng)只有一個地方需要被改變時砌创,不需要整個星期的時候來創(chuàng)建初始模型。我們設(shè)定數(shù)天的時間可以將設(shè)計變更實現(xiàn)在鑄造模型上鲫懒。
在傳統(tǒng)鑄造工藝中嫩实,制作原型所需的模具隨著設(shè)計的變更也必須進行改變。進行變更所需的成本和時間也決定于這是一次怎樣的變更窥岩,平均來說即使一個細(xì)微的變更也需要15%的模具制作成本和2周的時間甲献。修改過的模具將被用于制作一個新的原型。
在Tech Cast公司的工藝中颂翼,最新的模型將被用于制作新的QuickCast原型晃洒,直接用于鑄造。
下圖總結(jié)了完成第二個泵輪的2種方式朦乏。
泵輪鑄件
模殼
使用傳統(tǒng)鑄造工藝球及,如果經(jīng)過設(shè)計變更,泵輪性能可以被接受溢扳,那么制造商就有可能進入生產(chǎn)。此時這個項目已經(jīng)落后于進度训癌,進入市場的急切已經(jīng)超過優(yōu)化泵輪性能的需要。
使用Tech Cast的工藝娶匠,如果在第二個泵輪之后需要預(yù)定一個模具,就需要增加7-9周的時間和4萬美元的成本疫橘,這意味著將泵輪投入生產(chǎn)所需的時間和成本基本上同傳統(tǒng)鑄造工藝一樣。
但如果還需要進行設(shè)計變更癌玩,制造第三個泵輪帮观,對比如下圖。
如果確認(rèn)了第三個泵輪設(shè)計型奥,并確定投入生產(chǎn),Tech Cast工藝將比傳統(tǒng)鑄造工藝提早一周時間完成碉京,并節(jié)省約2500美元螟深。
Tech Cast工藝的其中一優(yōu)勢是泵輪的設(shè)計變更可以在同一時間內(nèi)進行烫葬。如果制造商已經(jīng)選擇立即嘗試這三種設(shè)計,并選擇最好的設(shè)計投產(chǎn)厘灼,那么結(jié)果如下圖:
如果制造商選擇最佳性能的設(shè)計進入投產(chǎn)设凹,并訂購相關(guān)的模具,那么他們將比傳統(tǒng)鑄造工藝提早6周進入生產(chǎn)闪朱,還能節(jié)省下2500美元。
Tech Cast工藝的另一優(yōu)勢就是模具還在制造的時候佩捎,鑄件可以繼續(xù)通過QuickCast原型制造刑评。這可以讓制造商建立實地實驗,并在模具完成前制作初始生產(chǎn)泵且恼,這樣產(chǎn)品上市就能更快。
Tech Cast公司的工藝也能用于需要陶瓷型芯的葉輪姜筋。Tech Cast公司可通過增材制造工藝得到陶瓷型芯硼洁,這樣一來,在制作模具前就能對泵輪進行優(yōu)化了欢策。
關(guān)于3D Systems
3D Systems提供全面的3D產(chǎn)品和服務(wù),包括3D打印機鸟废、打印材料、云計算按需定制部件和數(shù)字設(shè)計工具盒延。公司的生態(tài)系統(tǒng)覆蓋了從產(chǎn)品設(shè)計到工廠車間的先進應(yīng)用鼠冕。3D Systems精準(zhǔn)的醫(yī)療解決方案包括模擬胯盯、虛擬手術(shù)規(guī)劃计露、醫(yī)療、牙科設(shè)備以及給患者定制的外科手術(shù)器械的打印叉趣。作為3D打印的創(chuàng)始者和未來3D解決方案的開發(fā)者颖喧,3D Systems花費了30年的時間幫助專業(yè)人士和企業(yè)優(yōu)化他們的設(shè)計洒漱、改造工作流程铅坚,將創(chuàng)新產(chǎn)品推向市場、驅(qū)動新的商業(yè)模式兰斑。
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