3D打印技术之PCM(无模铸型制造技术)
PCM快速成形工艺精度和表面质量影响因素
来源于：注塑财富网PCM快速成形工艺精度和表面质量影响因素概述RP技术发展到今天，其发展重心已从快速原型(RP)向快速制造(RM－Rapid Manufacturing)及金属零部件的快速制造方向转移，RP领域各种各样的新材料及新工艺不断出现。
RP技术不仅应用于设计过程，而且也延伸到制造领域。
在制造业中，限制产品推向市场时间的主要因素是模具及模型的设计制造时间，RP 是快速设计的辅助手段，而更多的厂家则希望直接从CAD数据制成模具或产品，所以RM技术就尤为令人关注。
RP技术与铸造工艺结合产生的快速铸造(QC－Quick Casting)，是RM的主要研究领域之一。
近几年来，利用快速成形的离散/堆积原理发展起来的直接铸型制造技术，省去了传统工艺的模型，按照铸型 CAD模型(包括浇注系统等工艺信息)的几何信息精确控制造型材料的堆积过程，直接制造铸型，是传统铸造过程的重大变革。
由清华大学研制成功的 PCM(Patternless Casting Modeling)工艺，是将RP理论引进到树脂砂造型工艺中，采用轮廓扫描喷射固化工艺，实现了无模型铸型的快速制造。
PCM工艺是一个包含CAD/CAM、数控、材料、喷射、工艺参数设置及后处理的集成制造过程，可概括为以下3个过程：(1)前处理过程：首先规划和设计铸型，即确定工艺参数、选取最优加工方向、设计浇注系统等，将产品/零件的CAD模型转换成铸型的CAD模型。
然后由铸型CAD数据得到分层截面轮廓数据，再以层面信息产生控制信息。
(2)造型过程：原砂存储及铺砂机构将原砂均匀铺撒在砂箱表面并由压滚压实，喷射装置将树脂和固化剂喷射在每一层铺好压实的型砂上，粘结剂与催化剂发生胶联反应，粘接剂和催化剂共同作用的地方型砂被固化在一起，其他地方型砂仍为颗粒态干砂。
固化完一层后再粘接下一层，所有层面粘接完之后就可以得到一个三维实体铸型。
(3)后处理过程：清理出铸型中间未固化的干砂就可以得到一个有一定壁厚的铸型，在砂型的内表面涂敷或浸渍涂料。
3D打印技术在铸造业的应用
3D打印技术在铸造行业的应用随着中国铸造行业的发展，铸件的生产已经逐步迈向自动化，数字化以及绿色化。
在各类铸造工艺当中，铸造模具的使用日益频繁，同时下游铸件需求行业对铸件的品质及功能结构要求日新月异。
基于此，3D打印技术在铸造行业应运而生。
目前，铸造业内对3D打印技术的认识还不够清晰，大多数业内人士都认为3D打印技术只能作为铸件研发机构的专享技术，其实不然，3D打印技术在铸造企业的实际生产当中大有作为。
同时还有部分铸造业内人士认为3D打印技术将颠覆传统铸造行业，其实这也是夸大其词。
3D打印技术只有与传统铸造工艺技术有机衔接，这样才能更大限度的发挥3D打印技术的优势。
此两者相辅相成，同为制造优质铸件而服务。
作为无模铸造技术核心的3D打印技术又称快速原型制造（Rapid Prototyping Manufacturing 简称RPM）,它诞生与20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种快速成型技术，也称为增材制造。
它在铸造行业大致可分为两大类型。
第一类是3DP技术暨三维印刷技术；目前应用于铸造石英砂，PMMA（亚克力），尼龙等材料的工业级3D打印。
第二类是SLS技术暨选择性激光烧结技术。
目前应用于PS粉，覆膜砂，金属粉末等材料的工业级3D打印。
SLS技术3D打印机 3DP技术3D打印机(VX4000,世界最大的砂型打印机) 以上两种3D打印技术都属于增材制造技术，其他增材制造技术不在此累述。
下文将着重讲述3DP技术--3D打印技术在铸造行业内的应用。
3D打印技术具体应用于铸造工艺当中的造型及制芯工部，用来快速制造砂型/芯且省去模具；浇注铝合金件时无需砂箱，采用低压或重力浇注方式，浇注铸铁铸钢件时需配合砂箱工作。
首先，我们来了解一下传统铸造技术与无模铸造技术—3D打印技术的工艺特点比较。
传统铸造工艺流程：客户铸件订单---铸件CAD设计文件---铸件砂型/芯设计---铸型模具及芯盒模具设计---铸型模具制造---芯盒模具制造---造型制芯---下芯或组芯---浇注---获得铸件。
浅析PCM快速成型技术
10.16638/ki.1671-7988.2021.07.040浅析PCM快速成型技术侯伟健，魏秀宾，徐光磊（山东格瑞德集团有限公司，山东德州253000）摘要：随着我国新能源电动汽车的快速发展，对电动汽车的性能要求也越来越高，其中电动汽车轻量化问题占据了首要位置，作为新能源电动汽车动力电池的上盖也成了主要减重目标。
文章主要介绍PCM快速成型技术、产品成型工艺及设备需求，并通过对PCM快速成型技术的介绍、技术优势、原材料与设备需求情况进行浅析，简述技术的应用现状、技术发展必要性及优化改进的建议。
关键字：PCM；FRP；电池盖；原材料；轻量化中图分类号：U466 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)07-126-03Brief Analysis of PCM Rapid PrototypingHou Weijian, Wei Xiubin, Xu Guanglei（Shandong Great Group Co., Ltd., Shandong Dezhou 253000）Abstract: With the rapid development of new energy electric vehicles (evs) in China, the performance requirements for evs are becoming higher and higher, and the issue of evs'lightweight occupies the primary position, as a new energy electric vehicle power battery cover has become the main target of weight reduction. This paper mainly introduces the PCM Rapid prototyping, product forming process and equipment requirements, and analyzes the PCM Rapid prototyping's introduction, technical advantages, raw materials and equipment requirements, the application status, necessity of technological develop -ment and suggestions for optimization and improvement are briefly described.Keywords: PCM; FRP; Battery cover; Raw materials; LightweightCLC NO.: U466 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)07-126-031 前言新能源汽车进入了迅速发展的时期，动力电池的能量密度等也不断提升，因此对高能量密度的电池安全问题的关注度也越来越高。
PCM 讲解资料
6)铝钢板(Aluminm, Al)
铝的种类很多 , 使用以前应该 知道等级. 最基本的区别方法是确认合金 号码.
3000 系列(铝 + 锰) - 加工性优秀, 因此主要适用于 预涂彩板用 5000 系列(铝 + 镁) - 耐腐蚀性及加工性优秀, 便于 预涂彩板用.
PCM用 素材 特性 素材
Cold roll
Hot dipping Galvanized 名 特 性
加工性能卓越 低費用, 低耐腐
高耐腐 低加工
主用途
家电产品
建筑外裝材
CR
GI
Galvannealed
Galvalume Electrolitic Galvanized Aluminium
GA
G/L EGI
高加工, 耐腐
高加工, 高耐腐 美面, 斷部低耐腐 高加工, 耐腐 美面 高加工, 耐腐 美面
PCM的 用途 (运输器具)
运输器具
* 机 器 零 件 . * 过 滤 器 . •储 藏 罐 .*冷却机 . * 机器曲柄轴箱 . * 烹 调 器 具 等
PCM的 用途 (空调/电热器)
空调 / 电热器
* * * * * * 空 调 电热器 换气口 防热机器 . 空气净化器 暖房机器 等 . . . . . .
PCM用 基材
1. PCM 钢板的制造过程 - 原铁 -> 加热(1600℃以上) -> 连续铸造 -> 压延 -> HOT COIL -> COLD ROLL ->镀锌 (CGL,EGL) -> GI, G/L , GA, EGI ->涂装 (CCL) -> PCM 钢板(彩色钢板)
PCM常用基材 1) 冷轧钢板(CR:Cold Roll): 把热延钢板酸洗后, 在常温用 COLD STRIP MILL 或 REVERSE MILL压延成厚度均匀的 , 表面光 亮的钢板. 用调质压延机调节硬度,耐DRAW ING,DEEP DRAWING加工. 表面漂亮,耐压力机加工, 长状态 也可以加工. 用途很多. 汽车车体 , 计测机 , 家电产品等耐 久材消费品.
3d生物打印的关键技术和目前的瓶颈问题
3d生物打印的关键技术和目前的瓶颈问题【摘要】3D生物打印机（3D bio-printer；3D biology printer ）是指国外媒体2010年6月6日报道的、由美国Organov公司研制的、“按需打印”患者所需的人体活器官的机器。
器官移植可以拯救很多人体器官功能衰竭或损坏的患者生命，但这项技术也存在器官来源不足、排异反应难以避免等弊端。
不过，随着未来“生物打印机”的问世，这些问题将迎刃而解。
这种机器首先“打印”器官或动脉的3D模型，接着将一层细胞置于另一层细胞之上。
打印完一圈“生物墨”细胞以后，接着打印一张“生物纸”凝胶。
不断重复这一过程，直至打印完成新器官。
随后，自然生成的细胞开始重新组织、熔合，形成新的血管。
每个血管大约需要一小时形成，而熔合在一起需要数天时间。
Organovo公司首席执行官基思·墨菲在接受《工程师》杂志采访时指出，最终有一天，只需轻轻按下按钮，就能让3D生物打印机制造出我们所需要的器官。
【关键词】3D生物打印关键技术瓶颈问题打印技术生物图像数据图纸转化1.3D生物打印工作原理3D 生物打印机如何工作呢？它需要生物墨水，而最有可能成为墨水的便是人体细胞。
首先，研究者将从人们的骨髓或脂肪中提取出干细胞，通过生物化学手段，使它们分化成不同类型的其他细胞。
随后，这些细胞将被封存成“墨粉”，每一滴“墨粉”里可能包含1 万到3 万个细胞。
当3D 生物打印机开动时，“墨粉”将通过打印头聚拢在事先设计的部位上，打印器官的雏形便逐渐显现。
在开动3D 生物打印机前，还必须完成器官的结构设计，这犹如一幢大楼的设计图纸。
为了打印出与目标器官形状、大小及内部结构相近的3D 器官，必须事先通过三维成像或超声的方法，对人体器官进行精确的测量。
当3D 生物打印机工作时，每一滴“墨粉”出现在适当的部位后，必须通过特定的生物胶水固定。
就像办公用的彩色打印机一样，13D 生物打印机的“墨盒”里也会丰富多彩。
无模成形技术简介
无模成形技术简介1.引言无模成形是以计算机为主要手段，利用多点成形或增量成形的方法，实现板料的无模具塑性成形的先进智能化制造技术。
金属板料成形在制造业中有着十分重要的地位，该技术广泛应用于航空航天、船舶工业、汽车覆盖件和家电等生产行业，但传统的金属板料加工工艺都离不开模具，采用模具成形生产周期长，而且缺乏柔性，产品变化时就需要重新更换模具，这就延长了新产品的开发周期。
而现代社会产品的更新换代非常迅速，如何快速、低成本和高质量地开发出新产品，是企业生存和发展的关键。
为此，国内外许多学者都在致力于板料塑性成形新技术的研究，努力实现金属板料快速高效的柔性冲压和无模成形，以适应现代制造业产品快速更新的市场竞争需要。
2.研究概况国内外许多学者都对板料塑性成形新技术进行了大量的研究，从无模多点成形和数字化渐进成形到喷丸成形、爆炸成形、激光热应力成形和激光冲击成形等，并取得了一定的成果。
2.1 无模多点成形无模多点成形是利用高度可调节的数控液压加载单元（基本群体）形成离散曲面，来替代传统模具进行三维曲面成形的方法，是一种多点压延加工技术。
此法特别适合于多品种小批量生产，体现了敏捷制造的理念。
目前已在高速列车流线型车头制作、船舶外板成形、建筑内外饰板成形及医学工程等领域，得到广泛应用。
与传统模具成形方法相比，其主要区别就是他具有“柔性”，可以在成形前也可在成形过程中改变基本体的相对位移状态，从而改变被成形件的变形路径及受力状态，以达到不同的成形效果。
图2-1 为传统模具成形与多点成形的比较。
图 2-2 为多点模具成形的过程。
图 2-1 模具成形与多点成形的比较图 2-2 多点模具成形过程20 世纪 70 年代，日本造船界开始研究多点成形压力机，并成功应用于船体外板的曲面成形。
此后许多学者为开发多点成形技术进行了大量的探讨与研究，制作了不同的样机，但大多只能进行变形量较小的整体变形。
吉林大学李明哲等人对无模多点成形技术进行了较为系统的研究，已自主设计并制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，2002 年底，李教授组建了产学研实体：长春瑞光科技有限公司。
PCM简介
PCM简介现在的数字传输系统都是采用脉码调制（Pulse Code Modulation）体制。
P CM最初并非传输计算机数据用的，而是使交换机之间有一条中继线不是只传送一条电话信号。
PCM有两个标准即E1和T1。
我国采用的是欧洲的E1标准。
T1的速率是1.544Mbit/s,E1的速率是2.048Mbi t/s。
PCM：相变存储器(Phase-change memory,PCM)是由IBM公司的研究机构所开发的一种新型存储芯片,将有望来替代如今的闪存Flash和硬盘驱动器HDD。
PCM在光纤通信系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲"0"码和"1"码，它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。
而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的，称为PCM（pulse code modulation），即脉冲编码调制。
这种电的数字信号称为数字基带信号，由PCM电端机产生。
PCM可以向用户提供多种业务，既可以提供从2M到155M速率的数字数据专线业务，也可以提供话音、图象传送、远程教学等其他业务。
特别适用于对数据传输速率要求较高，需要更高带宽的用户使用。
PCM线路的特点：•PCM线路可以提供很高的带宽，满足用户的大数据量的传输。
•支持从2M开始的各种速率,最高可达155M的速率。
•通过SDH设备进行网络传输，线路协议简单。
与传统的DDN技术相比,PCM具有以下特点：•线路使用费用相对便宜。
•能够提供较大的带宽。
•接口丰富便于用户连接内部网络。
•可以承载更多的数据传输业务。
PCM （动力控制模块）汽车电控部分，电控单元的动力控制模块，有存储器、输入、输出。
PCM脉码调制数字音频格式:PCM脉码调制数字音频格式是70年代末发展起来的，80年代初由飞利浦和索尼公司共同推出。
PCM的音频格式也被DVD-A所采用，它支持立体声和5.1环绕声，1999年由DVD讨论会发布和推出的。
科技成果——数字化无模铸造精密成形技术
科技成果——数字化无模铸造精密成形技术适用范围机械行业通用机械行业汽车、工程机械、船舶、电力、交通、航空航天等领域复杂零部件行业现状铸造行业的能耗约占机械工业能耗的25%-30%（仅指铸造系统单独使用的能源而言，不计各种原材料能耗）；整个机械制造行业的GDP 能耗为每万元0.18tce，而铸造业约为每万元0.8tce。
目前，我国铸造行业的能源利用率是仅为17%，铸造生产的综合能耗是发达国家的2倍，节能潜力很大。
然而，我国铸造行业清洁生产与环境保护意识差，能耗大。
据统计，中国制造业的铸件生产过程中材料和能源的投入约占产值的55%-70%。
每生产1t合格铸铁件的能耗为450-650kgce，国外为300-400kgce；生产1t合格铸钢件的能耗为700-800kgce，国外为500-800kgce。
同时，传统铸造中的铸型制造需要通过木模或金属模翻制而成，存在拔模工序多，制模周期长，成本高、原材料浪费大、废弃物排放多等问题，且产品设计发生改动，需要重新制造模具，严重影响关键零部件开发速度和成本，造成资源的重复浪费。
目前应用该技术可实现节能量2万tce/a，减排约5万tCO2/a。
成果简介1、技术原理数字化无模铸造精密成形技术是一种全新的铸型制造方法。
铸型制造是砂型铸造的关键工艺，决定铸件的质量和开发速度。
本技术基本原理为：首先根据铸型三维CAD模型进行分模，并结合加工参数进行砂型切削路径规划；对规划好的路径模拟仿真，确保不会发生刀具干涉和砂型破坏；将砂坯置于加工平台上加工，产生的废砂被喷嘴吹出的气体排除。
最后将加工的砂型单元砍合组装成铸型、浇注，得到合格金属件。
不需要木模（金属模）等模具多工序翻制砂型，不需要拔模斜度和工艺补正量，减少了零部件设计中加工余量，节约了木材和金属消耗、降低了铸件能耗，实现了铸型设计、加工、组装过程数字化及工艺模拟和铸型数字化制造的无缝连接，实现了铸件生产的数字化、精密化、柔性化、自动化、绿色化。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3D打印技术之PCM（无模铸型制造技术）
无模铸型制造技术（PCM，Patternless Casting Manufacturing）是由清华大学激光快速成形中心开发研制。
该将快速成形技术应用到传统的树脂砂铸造工艺中来。
首先从零件CAD模型得到铸型CAD模型。
由铸型CAD模型的STL文件分层，得到截面轮廓信息，再以层面信息产生控制信息。
造型时，第一个喷头在每层铺好的型砂上由计算机控制精确地喷射粘接剂，第二个喷头再沿同样的路径喷射催化剂，两者发生胶联反应，一层层固化型砂而堆积成形。
粘接剂和催化剂共同作用的地方型砂被固化在一起，其他地方型砂仍为颗粒态。
固化完一层后再粘接下一层，所有的层粘接完之后就得到一个空间实体。
原砂在粘接剂没有喷射的地方仍是干砂，比较容易清除。
清理出中间未固化的干砂就可以得到一个有一定壁厚的铸型，在砂型的内表面涂敷或浸渍涂料之后就可用于浇注金属。
和传统铸型制造技术相比，无模铸型制造技术具有无可比拟的优越性，它不仅使铸造过程高度自动化、敏捷化，降低工人劳动强度，而且在技术上突破了传统工艺的许多障碍，使设计、制造的约束条件大大减少。
具体表现在以下方面：
制造时间短、制造成本低、无需木模、一体化造型，型、芯同时成形、无拔模斜度、可制造含自由曲面（曲线）的铸型。
在国内外，也有其它一些将RP技术引入到砂型或陶瓷型铸造中来的类似工艺。
其中较为典型的有：MIT开发研制的3DP（Three Dimensional Printing）工艺、德国Generis公司的砂型制造工艺等。
美国Sloigen公司的DSPC（Direct Shell Production Casting）工艺就是在MIT的3DP基础上发展起来的。