镁合金是工业应用中最轻的结构金属，密度是铝的三分之二，钢的四分之一，具有比强度、比刚度高，导热性、导电性好、阻尼减震、易于加工成型和容易回收的特点。同时，镁合金也存在着容易氧化燃烧、耐蚀性差、常温力学性能差、高温强度及蠕变性能低等缺点。
镁合金多用作结构件，镁合金的铸造水平成为其应用的关键。熔模铸件有着很高的尺寸精度和表面光洁度，有些铸件只需要打磨、抛光余量，不必机械加工即可使用。熔模铸造是很有应用前景的镁合金成形技术。
日前，欧特克位于 San Francisco的9号码头创新工厂就尝试通过3D打印熔模来铸造镁合金，从而实现飞机座椅的轻量化。这种座椅结构件适合任何标准的商用喷气式飞机，预计可以通过减重为航空公司节约数百万美元的成本。
晶格结构是通过欧特克的netfabb软件设计成的，欧特克的科学家发现，这种晶格结构通过金属打印的方式生产出来并不是当前最好的方法，他们结合了现代的3D打印PMMA精密铸造模具的制造方法与传统的铸造方法。虽然，金属3D打印在推动制造业跨越式发展，并能够生产非常复杂的产品，但目前材料选项仍然有限。目前增材制造支持的材料只有几十种，但铸造可以在成千上万种的金属和复合材料中进行选择。因此，该项目利用了3D打印的技术优势，而不完全依赖于3D打印技术。
利用3D打印和铸造，使两种方法相互补充来生产飞机座椅骨架。铸造提供了更实惠的方式生产座椅框架，不仅仅是单件成本更低，从生产效率看适合生产更大的数量。欧特克的9号码头创新工厂，配备了一系列的3D打印技术和数控机床，但9号码头并不具备铸造能力。为此，欧特克与Aristo Cast铸造公司合作了这个项目。
Aristo Cast铸造公司通过这个项目了解了更多关于先进的设计和优化技术，这些对于传统的铸造行业还是很新的。双方经过一系列的探讨，最终决定用镁合金来完成铸造过程。当然，根据3D科学谷的市场研究，镁合金的铸造过程并不容易，采用不同的型壳体系，或者浇注前对型壳的焙烧工艺不同，镁合金冷却的过程也不相同，得到的铸件组织也不同。并且还需要注意解决镁合金在熔炼和浇注过程中的氧化和燃烧问题。
基于镁合金零件的铸造是一个复杂的过程，双方将模型进行了谨慎的铸造仿真。通过Netfabb软件进行模型的修改，再通过铸造仿真确认其性能。更新后的三维模型，在3D打印完成后，被送到Aristo Cast，在3D打印的塑料外层涂覆了陶瓷涂层，随后塑料加热蒸发，陶瓷壳变硬了，最后将镁合金注入到型腔中，完成铸造过程。最终，飞机座椅骨架减重了56%，减重来自于创成式设计，以及轻量化镁合金材料。
最终，通过轻量化设计和3D打印已经将飞机座椅骨架实现了减重，而镁合金比铝轻35%，通过材料的选择，又进一步将座椅骨架减重。这对商业航空公司意味着什么？如果以100架A380飞机服役20年来计算，航空公司将节省2亿多美元的燃料费用。这好比8万辆汽车一年减少的126000吨的二氧化碳排放量。
当然，对于欧特克来说，这个项目的目的是为了展示软件的潜力。将软件与材料和加工工艺结合起来，展示创成式设计和增材制造技术的潜力。不仅仅在航空航天领域，这种组合也可用于汽车、医疗器械、工业设备和许多其他领域。
文件下载，请加入3D科学谷QQ群：529965687
查找往期文章，请登陆www.51shape.com,在首页搜索关键词
网站投稿请发送至editor@51shape.com
