南極熊導讀：新的熔模鑄造快速成型技術，在小批次零部件的生產上，比3D列印技術更具優勢？SpaceX購買了6套MK系統，為何能取代1000臺3D印表機？
一個些細分行業的隱形冠軍要獲得成功，除了在全球化、創新、專注、追求卓越方面不斷推進外，還要考慮三個新興驅動力——數字化、商業生態系統以及可持續性。
加入商業生態系統對小型企業來說非常重要。提供熔模鑄造系統的MK科技就是典型案例。MK科技在中國、德國、以色列和法國都有合作伙伴。Space X公司購買了6套MK系統來完成原本需要1000臺大型3D印表機才能完成的工作。這家小公司同樣打造了頗具複雜性的商業生態系統，在非常複雜的領域提供著先進的技術。
MK科技
MK公司位於鄰近波恩的格拉夫沙夫特，主要開發、生產及銷售運用於熔模鑄造以及快速成型製造領域中的專用機械。MK系統已經運用於世界五大洲，客戶範圍包括大型企業，研究機構和服務提供商。MK系統服務於各行各業，領域涉及自動化工業，航空航天，醫療技術，機械工程，家用電器以及娛樂電子。
MK科技有三條生產線:
●製作陶瓷殼型的熔模鑄造系統
●陶瓷殼型脫蠟用的脫蠟釜
●製作塑膠原型的真空澆注系統
熔模鑄造系統
△精密鑄造的原理
MK technology precision casting技術原理是利用熔模鑄造或失蠟鑄造的工藝，製造出形狀複雜、尺寸精確、表面光潔的金屬零件。該工藝的主要步驟如下：
●使用蠟注射機將熔化的石蠟注入金屬模具中，製作出與鑄件形狀相同的蠟模。
●將多個蠟模連線到一個蠟樹上，形成一個蠟模組。
●將蠟模組浸入陶瓷漿液中，並在其表面撒上砂粒，形成一層陶瓷塗層。重複這一步驟，直到陶瓷塗層達到所需的厚度。
●將陶瓷塗層乾燥和硬化，形成一個堅固的型殼。
●將型殼加熱，使內部的蠟模熔化或蒸發，留下一個空腔，即鑄型。
●將熔化的金屬澆注到鑄型中，冷卻後得到金屬零件。然後，將型殼打碎和清除，對金屬零件進行切割、清洗和拋光等後處理
精密鑄造的原理總結起來就是是利用可熔模型（通常是石蠟）製作出與鑄件形狀相同的模型，然後在模型上塗敷多層耐火塗料，經過乾燥和硬化後形成一個整體的型殼，再將型殼加熱，使內部的模型熔化或蒸發，從而獲得一個空腔，最後將熔化的金屬澆注到型殼中，冷卻後得到所需的鑄件。
熔模鑄造在德國，歐洲乃至全世界蓬勃發展起來。利用這項擁有5000年曆史的古老工藝，如今的飛機引擎，醫用植入，渦輪增壓氣葉輪以及高爾夫球杆才得以成功澆注。所有可熔合金均能使用，可以說熔模鑄造領域的設計可能性是無限的。
MK科技抓住了潮流，不斷開發系統，使得熔模鑄造的發展程序越加快速安全，不但提高了零件的質量也降低了產品的不合格率。MK科技發明的裝置涵蓋了完整的殼型製造系統以及高壓釜熔蠟系統。
SpaceX 公司購買了六套 MK 系統來取代 1000 臺 3D 印表機，因為 MK 系統具有一些優勢：
●在鑄造過程中能夠實現快速乾燥，節省時間的關鍵主要在於如下3個引數：
1． 和水的吸收光譜匹配的特殊波長的紅外光。只加熱表面而不會影響內部。
2． 高速劇烈旋轉的氣流，速度最高達8米/秒。
3． 特別乾燥的空氣，溼度有時低於8%。
專用空氣冷卻系統確保型殼溫度保持在預設範圍之內。控制系統持續跟蹤空氣實際溼度、箱體溫度以及蠟樹所有表面的溫度。透過精確地調整這3個值，保證蠟溫不超過25°C，同時型殼不能開裂，整個系統保持均衡。任何一個引數不能符合要求，系統就將失去效能。
一般來說傳統工藝型殼的製造大約需要3天，再加1-2天的乾燥時間；新技術可以將這一過程縮短到4小時，隨後就可以立即脫蠟。有些型殼的製造需要大約9天時間，現在則可縮短到11小時。這一比較並不僅著眼於最短點乾燥時間，而是以更安全，效率更高作為原則。通常而言，應用該新幹燥工藝可以保證將原來的乾燥時間縮短20-30倍。
CYCLONE龍捲風高速乾燥機
一套完整的Cyclone系統就是一個緊湊型的制殼工作站，主要有以下五個部分組成，空間要求特別小，Cyclone龍捲風是第一臺按一按鈕就可以在4小時內生產出一個完整殼體的機器，它是單件和小批次生產的理想方案，其最大蜡樹尺寸為500 x 500毫米，特別適合快速原型公司和熔模鑄造服務公司。
●2個漿桶
●1個或3個（可選）雨淋式掛砂機
●直線電機
●PLC控制器，控制面板和顯示器
●高速乾燥箱
Booster乾燥機
Booster是一個獨立構建的持續高速乾燥室。在熔模鑄造領域，高速乾燥箱，能夠與現有工藝迅速融合。模殼的乾燥時間大大縮短而制殼速度大大加快，在高速乾燥箱中，模殼可以一個接一個乾燥，這種乾燥方式非常適用於一天內單個品種陶瓷模的快速生產。
TUNNEL快乾隧道
高速乾燥隧道是一條用於批次生產的模殼連續乾燥裝置。模組化的結構可以根據每個精密鑄造廠的不同需求，靈活配置。所有蠟樹不斷旋轉，每隔三分鐘，就從一個乾燥站（模組）移到下一個乾燥站。高速乾燥隧道可以做成不同的尺寸。在一個大廠房內，可以乾燥完成重量達到350kg，最大尺寸為1 x 1米，數量為60個的模殼。
Booster是立式乾燥箱，用於單個蠟樹的乾燥。模組化可擴充套件結構的Tunnel是一種連續性乾燥系統，可以和現有型殼生產線整合使用。所有的系統，Cyclone，Booster和Tunnel都已在很多公司投入使用。
●蒸汽脫蠟釜
現代熔模鑄造工藝透過運用蒸汽脫蠟釜將蠟模快速溫和地脫除。只有溫度達到178°C 並且高度活躍的飽和蒸汽才能保證陶瓷殼模表面的蠟完全融化，避免殼模膨脹破裂。在設計MK脫蠟釜的時候，最需優先考慮的問題就是建立快速常規的蒸汽注射系統--在3-4秒內就能達到8bar壓力,而這取決於脫蠟釜的尺寸。
透過排水收集系統將蠟與冷凝水分離並進入封閉的收集系統，該系統是脫蠟釜裝置的一部分，同時也提供模具臺車的自動導向援助。該系統是按照終端使用者所屬國的指導方針或者ASME的標準進行生產的，它們經由德國萊茵認證，並且擁有4倍保護的密封加壓門。控制過程直觀簡單，並且可以透過觸屏螢幕進行操作。
由於脫蠟釜需要電加熱，並且會消耗很多能量，MK系統可以選擇性的配備能量回收系統，這將節省30%左右的電力成本。這不僅使得加工過程更加穩定，而且也減少樂迴圈時間。
●塑膠真空澆注
快速原型對於單個塑膠零件的快速生產仍是一種相對較新的技術。採用這種方法，僅需幾個小時就可以得到功能與批次生產相同或接近的塑膠零件。真空澆注是這一新技術的一個分支。先在母模的基礎上製作一矽膠模，可採用最新的疊層製造技術或傳統方法制得。接著在真空狀態下將雙組分聚氨酯混合後澆注到矽膠模中。
採用這一工藝，無須複雜昂貴的鋼模，就可製得50個塑膠原型件。這些零件不僅與用傳統工藝批次生產的塑膠零件一模一樣，而且可以迅速進行裝配試驗、外觀評估以及功能實驗。
南極熊總結
所以，親愛的熊友讀者，你明白SpaceX購買6套MK熔模鑄造系統，為何能取代1000臺3D印表機了嗎？
參考文獻：
“隱形冠軍之父”赫爾曼·西蒙：專精特新企業的五節必修課
MK官網
