จีนเป็นประเทศชั้นนำด้านการหล่อโลหะ โดยมีปริมาณการผลิต 51.3 ล้านตันในปี 2021 ครองอันดับหนึ่งของโลกในแง่ของขนาดอุตสาหกรรม สถิติจากสมาคมโรงหล่อแห่งประเทศจีนระบุว่า ปัจจุบันมีโรงหล่อทั่วประเทศจำนวน 26,000 แห่ง โดยตลาดการหล่อทรายมีมูลค่าประมาณ 120,000 ล้านหยวน อย่างไรก็ตาม อุตสาหกรรมนี้ได้เผชิญกับความท้าทายที่สำคัญในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา รวมถึงแรงกดดันที่เพิ่มขึ้นในการอนุรักษ์พลังงานและลดการปล่อยมลพิษ การขาดแคลนแรงงานที่มีทักษะ และการแข่งขันที่รุนแรงและเหมือนกันมากขึ้นเพื่อเอาชนะความท้าทายเหล่านี้ องค์กรต่าง ๆ ได้ลงทุนอย่างหนักในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่และการอัปเกรดเทคโนโลยี อย่างไรก็ตาม ท่ามกลางการเติบโตทางเศรษฐกิจที่ชะลอตัว ผลตอบแทนจากประชากรที่ลดลง และต้นทุนโดยรวมที่สูงขึ้น ภาคอุตสาหกรรมหล่อโลหะได้เห็นการลดลงโดยทั่วไปของมูลค่าเพิ่มของผลิตภัณฑ์ สิ่งนี้ได้ชะลอความเร็วของการเปลี่ยนแปลงและการยกระดับอุตสาหกรรม ทำให้จำเป็นต้องกำหนดเส้นทางใหม่สำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีแบบดั้งเดิมไม่สามารถเปลี่ยนแปลงสถานการณ์นี้ได้อีกต่อไป มีความจำเป็นเร่งด่วนสำหรับเทคโนโลยีใหม่ที่สามารถ "เสริมสร้างนวัตกรรม" ให้กับโรงงานผลิตจำนวนมาก - เทคโนโลยีที่สร้าง "ช่องทางสีเขียว" สำหรับการเปลี่ยนผ่านเทคโนโลยีผลิตภัณฑ์จากระดับล่างไปสู่ระดับกลางถึงสูง ซึ่งมีลักษณะต้นทุนที่ต่ำลงและผลตอบแทนที่คาดการณ์ได้

ภายใต้บริบทนี้ เทคโนโลยีการพิมพ์แม่พิมพ์ทราย 3DP (หรือที่รู้จักในชื่อ "การพิมพ์แม่พิมพ์ทรายแบบเจ็ทตัวเชื่อม") ได้กลายเป็นทางออกที่เป็นไปได้ หลังจากพัฒนาและปรับปรุงมาหลายปี เทคโนโลยีนี้ได้กลายเป็นที่แข่งขันสูง บทความนี้นำเสนออุปกรณ์การพิมพ์แม่พิมพ์ทราย 3D ที่ใช้ในสายการผลิตของโรงหล่อเอกชนในเมืองเซียนหยาง มณฑลส่านซี เทคโนโลยีนี้ได้มอบ "ข้อได้เปรียบเชิงแข่งขันที่ไม่สมมาตร" ให้กับชิ้นงานหล่อของพวกเขา ทำให้พวกเขาสามารถเจาะตลาดชิ้นงานหล่อระดับสูงได้สำเร็จ

การหล่อทรายถือเป็นหนึ่งในเทคนิคการขึ้นรูปโลหะที่ตรงไปตรงมาและมีประสิทธิภาพมากที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการทำงานโลหะอื่นๆ เช่น การตีขึ้นรูป การอัดรีด การเชื่อม และการกัด จึงทำให้มีการนำไปใช้อย่างแพร่หลายการหล่อทรายแบบดั้งเดิมใช้หลักวิธีการหล่อทรายแบบแม่พิมพ์กลับหรือการหล่อแบบกล่องแกน ซึ่งจำเป็นต้องผลิตแม่พิมพ์จากไม้หรือโลหะ การผลิตแม่พิมพ์นั้นใช้เวลานาน มีค่าใช้จ่ายสูง และมีความเสี่ยงโดยธรรมชาติ ส่งผลให้โรงหล่อประสบปัญหาในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่: หากผลิตแม่พิมพ์โดยไม่มีคำสั่งซื้อล่วงหน้า ต้นทุนการหล่อจะสูญเปล่า ดังนั้น นอกเหนือจากการพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่แล้ว การตอบสนองความต้องการชิ้นส่วนขนาดเล็กหรือชิ้นส่วนที่ซับซ้อนก็ยังคงเป็นความท้าทายเช่นกันนอกจากนี้ กระบวนการหล่อทรายเองยังมีข้อจำกัดทางเทคนิคหลายประการ คุณลักษณะต่างๆ เช่น ค่าเผื่อการประกอบและมุมเอียงสำหรับการประกอบแม่พิมพ์และการถอดแม่พิมพ์ ส่งผลให้เกิดค่าเผื่อการกลึงที่สูงขึ้น ความคลาดเคลื่อนของขนาดที่สูงขึ้น และพื้นผิวงานหล่อที่ด้อยคุณภาพกว่า ด้วยเหตุนี้ ชิ้นงานหล่อที่มีความซับซ้อนและต้องการคุณภาพสูงจึงหลีกเลี่ยงการหล่อทรายและหันไปใช้ทางเลือกที่มีต้นทุนสูงกว่า เช่น การหล่อแรงดันหรือการหล่อแบบขี้ผึ้งหาย

การมาถึงของเทคโนโลยีการพิมพ์แม่พิมพ์ทรายแบบ 3 มิติ (3DP) สามารถเปลี่ยนแปลงสถานการณ์ที่ไม่เอื้ออำนวยในการหล่อทรายได้อย่างมีนัยสำคัญ การใช้เทคโนโลยีการพิมพ์แม่พิมพ์ทรายแบบ 3DP ช่วยขจัดความจำเป็นในการใช้แม่พิมพ์ ทำให้สามารถพิมพ์แม่พิมพ์ทรายได้โดยตรง วิธีการนี้ช่วยอำนวยความสะดวกในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่และการผลิตในปริมาณน้อยถึงปานกลางด้วยเวลาและต้นทุนที่น้อยที่สุด หลังจากการตรวจสอบความถูกต้องของกระบวนการ 3DP แล้ว เทคนิคการหล่อจะถูกปรับปรุงและสามารถทำสัญญาได้อย่างราบรื่น การลงทุนในแม่พิมพ์สำหรับการผลิตจำนวนมากสามารถดำเนินการได้ในภายหลัง ซึ่งจะช่วยประหยัดต้นทุนในการทำแม่พิมพ์ได้อย่างมากเกี่ยวกับคุณภาพ แม่พิมพ์ทรายแบบ 3DP ไม่ถูกจำกัดโดยกระบวนการหล่อแบบดั้งเดิม สามารถให้ความแม่นยำได้ถึง 10 ไมครอน และสร้างโครงสร้างที่ซับซ้อนและอิสระได้ในชิ้นเดียว ความแม่นยำของผิวหน้าของชิ้นส่วนอลูมิเนียมหล่อบางชนิดสามารถเทียบเคียงได้กับการหล่อแบบความแม่นยำสูง แนวทางนี้ยังช่วยลดอัตราการสูญเสียที่เกิดจากความผิดพลาดในการประกอบ และลดความต้องการแรงงาน ซึ่งให้ประโยชน์ทางเศรษฐกิจโดยรวมอย่างมีนัยสำคัญ

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยแรงผลักดันจากทั้งความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและความต้องการของตลาด เทคโนโลยีการพิมพ์แม่พิมพ์ทราย 3 มิติของจีนได้พัฒนาอย่างรวดเร็ว บริษัท Beijing Longyuan Automatic Moulding Systems Co., Ltd. (บริษัทในเครือของ Sandee Technology ซึ่งต่อไปนี้จะเรียกว่า "Longyuan Moulding") ซึ่งเป็นผู้ให้บริการอุปกรณ์การพิมพ์ 3 มิติและบริการการผลิตชั้นนำในประเทศ ได้พัฒนาและเปิดตัว AFS-J1600 และอุปกรณ์การผลิตจำนวนมากรุ่น AFS-J2100 สามารถพิมพ์ได้ด้วยความเร็วต่ำกว่า 15 วินาทีต่อชั้น และผ่านการทดสอบความเสถียรของอุปกรณ์ระดับ 1000 ชั่วโมง ระบบเหล่านี้มอบความแม่นยำในการพิมพ์และคุณภาพที่ยอดเยี่ยม เหมาะสำหรับการใช้งานในการหล่ออลูมิเนียม เหล็กหล่อ แมกนีเซียม และเหล็กกล้า โดยได้รับการสนับสนุนจากระบบวัสดุทรายและวัสดุตัวทำละลายที่ครอบคลุม

บริษัท Shaanxi Wugong County Xinxin Non-Ferrous Metal Casting Co., Ltd. ได้แนะนำเครื่องพิมพ์ทราย 3DP แบบ Longyuan จำนวนสองเครื่องสำหรับการผลิตแม่พิมพ์ทรายในปี 2021 ซึ่งขณะนี้ได้แทนที่กระบวนการหล่อทรายแบบแม่พิมพ์ไม้ดั้งเดิมทั้งหมดแล้ว ไม่เพียงแต่ลดต้นทุนและเวลาในการหล่อเท่านั้น แต่ยังขจัดความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบแม่พิมพ์ที่ไม่เหมาะสมและการปรับเปลี่ยนแม่พิมพ์อีกด้วยประสิทธิภาพการผลิตได้เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตต้นแบบของสินค้าที่มีมูลค่าเพิ่มสูงซึ่งต้องการระยะเวลาการผลิตที่สั้น ความแม่นยำสูง และปริมาณการผลิตที่น้อย. สิ่งนี้ทำให้บริษัทสามารถส่งมอบผลลัพธ์คุณภาพสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพและสะดวกยิ่งขึ้น สร้างความได้เปรียบทางการแข่งขันที่สำคัญ.

โรงหล่อ Xinxin ได้ใช้เครื่องพิมพ์แม่พิมพ์ทราย 3DP ของ Longyuan เพื่อผลิตบล็อกเครื่องยนต์สำหรับผู้ผลิตมอเตอร์ โดยใช้การหล่อทรายแบบรวดเร็ว เนื่องจากโครงสร้างที่ซับซ้อนและผนังบางของบล็อก วิธีดั้งเดิมจะต้องใช้เวลามากกว่าหนึ่งเดือนในการผลิตให้เสร็จสมบูรณ์แม่พิมพ์ทรายที่ผลิตโดยเครื่องพิมพ์แม่พิมพ์ทราย 3DP แสดงให้เห็นถึงความแม่นยำและความแข็งแรงที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับเทคนิคแบบดั้งเดิม ความแข็งแรงในการดึงสูงถึง 2 MPa โดยมีค่าความขรุขระของพื้นผิวต่ำกว่า Ra 12.5 การควบคุมข้อบกพร่องเป็นเลิศ ไม่พบวัสดุส่วนเกิน ความพรุน รอยแตก การรวมตัวของตะกรัน ความไม่สมบูรณ์ของพื้นผิว หรือส่วนที่ขาดหายไปชิ้นงานหล่อเหล็กหล่อสีเทา (HT250) ที่เสร็จสมบูรณ์ถูกส่งมอบภายในเพียง 10 วัน ช่วยลดระยะเวลาการผลิตลงสองในสาม และลดต้นทุนลงได้ 30%

บริษัท Xinxin Casting ได้ใช้เครื่องพิมพ์แม่พิมพ์ทราย 3DP ของ Longyuan เพื่อผลิตโครงรถน้ำหนักเบาสำหรับผู้ผลิตรถยนต์พลังงานใหม่โดยใช้การหล่อทรายแบบรวดเร็ว วิธีการแบบดั้งเดิมจะต้องใช้เวลาการผลิตถึง 40 วันการใช้การพิมพ์แม่พิมพ์ทรายด้วยเทคโนโลยี 3DP สำหรับการหล่อแบบรวดเร็วให้ผลลัพธ์ชิ้นงานหล่อที่มีความแม่นยำทางมิติในระดับ CT7 ความหยาบผิวต่ำกว่า Ra12.5μm และพื้นผิวที่ไร้ตำหนิ ปราศจากรูพรุนหรือรอยแตกร้าว แสดงรูปทรงเรขาคณิตที่สมบูรณ์และรายละเอียดโครงสร้างที่ชัดเจน ชิ้นงานหล่ออะลูมิเนียมอัลลอยด์ (ZL101) ที่เสร็จสมบูรณ์ถูกส่งมอบภายใน 6 วัน ลดระยะเวลาการผลิตลง 85% และลดต้นทุนลง 32%

นายตัน ต้าเว่ย หัวหน้าโรงงานหล่อโลหะซินซิน กล่าวว่าปริมาณคำสั่งซื้อในปัจจุบันสูงเกินกำลังการผลิตอย่างมาก เครื่องพิมพ์แม่พิมพ์ทรายแบบ 3DP สองเครื่องทำงานตลอด 24 ชั่วโมง แต่กำลังการผลิตทรายแม่พิมพ์รายเดือนที่ 20 ตัน ยังคงไม่เพียงพอต่อความต้องการของตลาดที่มีอยู่สูง โรงงานหล่อโลหะซินซินมีแผนที่จะนำเครื่องพิมพ์แม่พิมพ์ทรายแบบ 3DP เพิ่มเติม เพื่อเพิ่มกำลังการผลิตให้ใกล้เคียง 100 ตันต่อเดือน และมูลค่าการผลิตต่อปีให้สูงถึง 100 ล้านหยวน"เราสามารถผลิตสินค้าที่มีโครงสร้างซับซ้อนทุกรูปแบบได้ในปัจจุบัน ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในขณะที่ต้นทุนลดลงครึ่งหนึ่ง ในเวลาเดียวกัน วงจรการจัดส่งที่สั้นลงอย่างมากได้ช่วยเพิ่มกำไรของสินค้าอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งนำมาซึ่งประโยชน์ที่จับต้องได้" ในขณะที่โรงงานหล่อแบบดั้งเดิมหลายแห่งยังคงเผชิญกับความท้าทายในการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากการใช้พลังงานสูง การก่อมลพิษ และความแม่นยำของผลิตภัณฑ์ที่ไม่เพียงพอ โรงงานหล่อ Xinxin ได้ประสบความสำเร็จในการทะลุผ่านอุปสรรคเหล่านี้ด้วยการยอมรับการปฏิวัติการหล่อสีเขียวของเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ

โดยสรุป เทคโนโลยีการพิมพ์แม่พิมพ์ทรายแบบ 3DP มีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของแม่พิมพ์ทราย ความเร็วในการตัดเฉือน และความแม่นยำของขนาด ปัจจุบันเทคโนโลยีนี้ได้ถูกนำมาใช้ในกระบวนการผลิตของโรงหล่ออย่างประสบความสำเร็จ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในงานพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่ ชิ้นส่วนที่มีความซับซ้อน และการผลิตในปริมาณน้อย เมื่อความต้องการของตลาดเปลี่ยนแปลงไปและความคาดหวังในด้านความเร็วและคุณภาพของการพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่เพิ่มสูงขึ้น คาดว่าเทคโนโลยีการพิมพ์แม่พิมพ์ทรายแบบ 3DP จะมีส่วนแบ่งที่สำคัญมากขึ้นในตลาดการหล่อทรายมูลค่าหลายพันล้านปอนด์ในอนาคต ซึ่งจะส่งผลต่อการพัฒนาอุตสาหกรรมหล่อของจีนให้มีคุณภาพสูงยิ่งขึ้น

【เกี่ยวกับลองหยวน โมลดิ้ง】
บริษัท ปักกิ่ง ลองหยวน เอเอฟเอส จำกัด เป็นบริษัทในเครือของบริษัท ปักกิ่ง เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติ จำกัดในปี 1994 บริษัทได้พัฒนาอุปกรณ์การพิมพ์สามมิติระดับอุตสาหกรรมที่สามารถใช้งานเชิงพาณิชย์ได้เป็นครั้งแรกของจีน พร้อมด้วยสิทธิบัตรทางปัญญาที่เป็นของตนเองอย่างสมบูรณ์ – เครื่องพิมพ์สามมิติแบบเลือกการหลอมด้วยเลเซอร์ (Selective Laser Sintering Rapid Prototyping Machine) ซึ่งเป็นหนึ่งในบริษัทแรก ๆ ของจีนที่สามารถทำให้การพิมพ์สามมิติในระดับอุตสาหกรรมเป็นเชิงพาณิชย์ได้ และให้บริการด้านการพิมพ์สามมิติแก่ลูกค้า บริษัทได้รับการรับรองเป็นองค์กรเทคโนโลยีชั้นสูงระดับประเทศ, องค์กรเทคโนโลยีชั้นสูงของจงกวนซุน, องค์กรนวัตกรรมของเขตไฮเดียน, และองค์กรที่มีความเชี่ยวชาญ, ทันสมัย, โดดเด่น, และนวัตกรรมของกรุงปักกิ่ง บริษัทเป็นผู้จัดหาอุปกรณ์เทคโนโลยีแกนกลางสำหรับการผลิตอัจฉริยะอย่างสำคัญ
Longyuan Moulding เชี่ยวชาญด้านอุปกรณ์การพิมพ์ 3 มิติและบริการการผลิต โดยมีประสบการณ์เกือบสามทศวรรษในโซลูชันการพิมพ์ 3 มิติ บริษัทให้การรับประกันทางเทคนิคที่แข็งแกร่งผ่านระบบนวัตกรรมแบบบูรณาการซึ่งประกอบด้วยสถาบันวิจัย สถานีงานวิจัยหลังปริญญาเอก และศูนย์เทคโนโลยีวิศวกรรมผ่านชุดอุปกรณ์อัจฉริยะที่พัฒนาขึ้นเองอย่างอิสระ ซึ่งรวมถึง Selective Laser Sintering (SLS), Selective Laser Melting (SLM), การพิมพ์แม่พิมพ์ทรายแบบ 3DP, การพิมพ์โลหะด้วยหมึกพ่นแบบ BJ และ Directed Energy Deposition (DED) บริษัทให้บริการการผลิตอย่างรวดเร็วทั่วประเทศผ่านศูนย์การผลิตอัจฉริยะ ซึ่งครอบคลุมการหล่อแม่พิมพ์ทรายอย่างรวดเร็ว, การหล่อแม่พิมพ์ขี้ผึ้งที่มีความแม่นยำ, การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วของชิ้นส่วนสำเร็จรูป และการพิมพ์โลหะ 3 มิติแบบไล่ระดับผู้ใช้บริการด้านอุปกรณ์และบริการการประมวลผลกว่าหนึ่งพันรายครอบคลุมอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ, ยานยนต์, รถจักรยานยนต์, การขนส่งทางราง, ปั๊มและวาล์วทางทะเล, การผลิตเครื่องจักรกล, การหล่อศิลปะ, และการแปรรูปโลหะ