文丨胖仔研究社
编辑丨胖仔研究社
前言随着铸造工艺技术的进步和人们对铸件性能要求的不断提高，铸造型芯的研究和开发也在不断深入，3D打印技术以其独特的优势，在工业制造领域得到了越来越广泛的应用。
铸造是一种非常复杂、精细、精密的铸造工艺，型芯是铸件生产中必不可少的一部分，型芯的性能直接影响着铸件的质量。由于砂型材料价格低廉且强度高，目前已成为铸造生产中最常用的铸造材料。
砂型材料种类繁多，按其成型原理可分为砂型材料和粘结剂材料两类。目前，国内外研究者针对不同类型型芯进行了大量研究，其中，粘结剂型芯是指用粘结剂将砂型中的金属或非金属颗粒粘结起来形成具有一定形状和尺寸结构的砂芯。
砂型芯砂型芯是指由砂制成的用于铸造生产的型芯。目前，砂型芯型芯主要分为3类：一类是由普通硅酸盐水泥与粘土按一定比例混合制成的粘结剂。
普通硅酸盐水泥与粘土按一定比例混合制成的粘结剂，由于其强度、稳定性、成本等原因，目前主要用于生产普通硅酸盐水泥型芯、普通硅酸盐水泥+陶瓷型芯等。
硅溶胶与树脂按一定比例混合制成的粘结剂，由于其价格低廉，生产成本低，目前主要用于生产中低档铸件的型芯。
树脂与粘接剂按一定比例混合制成的粘结剂，由于其性能优良，尤其是树脂与粘接剂之间可以发生交联反应，因此可用于生产高强度、高抗拉强度、高韧性等高性能铸件。
由于型芯的种类较多，目前主要使用以下4类型芯：①高强度硅溶胶砂型芯；②高抗拉强度硅溶胶砂型芯；③高韧性硅溶胶砂型芯；④低成本型芯砂。目前，这4类型芯在生产中使用较多。
为了获得高质量的砂型芯型芯，在3D打印过程中，需要对砂型芯型芯进行优化设计。
（1）由于3D打印砂型芯型芯的尺寸一般较小，如果将其直接用于生产，会造成生产效率低、成本高等问题，因此需要对砂型芯型芯进行优化设计。
（2）传统砂型芯型芯的制作方法是通过使用不同的粘结剂来制成不同的铸件需要的砂型芯，通过观察铸件表面质量来确定是否需要去除粘结剂。但是这种方法会导致一些质量较差的铸件被去除，因此需要对砂型芯型芯进行优化设计。
（3）传统砂型芯型芯的制作过程中通常会使用粘结剂和粘接剂两种材料，但是随着3D打印技术的发展，直接使用粘结剂和粘接剂来制作砂型芯型芯会造成一些问题：
（1）由于粘结剂和粘接剂是一种化学制品，因此在3D打印过程中会对其进行加热或冷却处理，而这两种处理方式会破坏其化学结构；
（2）由于粘结剂和粘接剂中含有大量的水分，因此在3D打印过程中可能会发生湿砂现象；
（3）3D打印过程中需要对粘结剂和粘接剂进行加热处理或冷却处理，但这两种处理方式都会导致粘结剂和粘接剂中水分的流失。
为了解决以上问题，可以通过在砂型芯型芯中加入一定量的树脂来减少粘结剂和粘接剂中水分的流失，同时也可以在3D打印过程中对其进行加热或冷却处理以消除湿砂现象。这样不但可以提高3D打印砂型芯型芯的质量，而且还可以节省时间和降低成本。
3D打印砂型芯技术的基本原理与分类3D打印是一种快速成型技术，它将数字模型转换为可在计算机上直接执行的代码，并在计算机上通过相应软件进行模拟和优化。这种技术具有生产周期短、产品精度高、生产成本低、无模具和没有“死腔”等特点，目前已经广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
3D打印技术最早由美国麻省理工学院于年提出，随后得到了广泛