Saptarshee Mitra最近发表了一篇博士论文，“ 在快速铸造厂中通过增材制造（通过射流粘合进行3D打印）生产的砂模的功能特性的实验和数值表征”。深入研究混合铸造和改进的模具制造方法，Mitra分析了各种印刷参数及其对机械性能的影响。
作者以提高铸造厂的生产为中心，研究了利用青岛3D打印的一些最经典的好处，以完全自动化的方式制造模具的方法，这些好处包括：价格更高，生产时间更快，原型和零件的质量更高。
“此外，由于没有模具成本，因此该工艺特别经济，并且可以考虑使用传统砂型铸造无法制造的复杂几何形状，” Mitra说。“ 青岛3D打印机通常比其他附加技术更快，更易于使用且更便宜。也可以制造尺寸非常小的零件非常薄的铸造砂模。现代铸造行业逐渐使用这种混合铸造技术，因为它们使砂模成型变得容易，并具有良好的表面光洁度。”
Mitra论文的目标是制造具有更高刚度和渗透性的金属铸模，最终用于航空航天和汽车行业。我们看到的应用受到了从汽车零件到火箭发动机的增材制造工艺的显着影响，达到了重要的最终用途零件。
（a）古希腊；青铜雕像铸造，约公元前450年，（b）欧洲早期的铁工厂：约1543年，来自英国的铸铁大炮[4]
Mitra解释说：“砂型铸造是制造业中使用最广泛的金属铸造工艺，几乎所有铸造金属都可以用砂型铸造。” “砂铸件的尺寸范围从很小到很大。在现代工业中，通过砂型铸造工艺制造的产品中，一些值得注意的例子是发动机缸体，机床底座，气缸盖，泵壳和阀门。”
金属铸造要求：
“采用粘结剂喷射技术的砂模三维打印（3DP）克服了传统生产方法面临的挑战，例如零件复杂度和尺寸，生产时间和成本（取决于数量和零件复杂度）方面的限制， Mitra表示：“任何浇铸合金的零件设计/设计自由度都得到了优化。”
颗粒粘合剂粘结和树脂的示意图
粉末粘结剂喷射工艺
检查了一系列化学键合的济南3D打印样品。通过燃烧失重（LOI）实验评估粘合剂含量，同时通过标准的三点弯曲试验测量机械强度。渗透率通过“给定压力下的样品”中的空气流速进行测量。
Mitra了解到，霉菌可以在室温下大量保存，但是样品的渗透性确实会随着温度的升高而降低。
在ExOne 3D打印机上打印配方
济南3D打印的3PB测试条和磁导率样品
作者还指出，模具的强度受到粘合剂含量的“深刻影响”，因此用量增加，机械强度也随之提高。
Mitra总结道：“使用X射线µ-CT图像来计算不同粘合剂含量和晶粒尺寸的青岛3D打印样品的孔隙率，孔径，喉道尺寸和渗透率，” “将稳态下预测的磁导率与层状二氧化硅晶粒排列的实验和分析测量结果进行了比较。使用X射线CT表征的主要优点是测试的无损性质。计算出的磁导率可以用作金属铸造数值模拟的输入，从而可以预测宏观缺陷。
“目前的发现代表了朝着改进3DP砂模的传质预测的方向迈出的一步。但是，应使用变化的平均粒径对这种经过加砂处理的砂模的渗透性进行进一步表征，以检查本模型的收敛性。同样，应该研究采用其他印刷工艺参数印刷的样品。”
涉及的步骤包括：（a）砂模的3D打印，（b）铁水，（c）铸造过程
以及（d）在热电偶的相应位置进行侵蚀模制。