25、增材制造与数字孪生：工业创新的双引擎

增材制造与数字孪生：工业创新的双引擎

1. 增材制造在铸造中的应用现状与挑战

增材制造方法在铸造过程中展现出了巨大的潜力。特别是在船舶螺旋桨和节能帽及其鳍系统的复杂几何形状应用方面，能够显著降低加工成本和时间。以 3D 打印成型模具为例，其带来的重量减轻，对于组件的组装和处理也十分有益。
然而，目前直接砂型打印方法还无法满足大型模具的需求。为了提高该工艺的适用性，需要在以下两个方面开展进一步工作：
- 工艺改进 ：增加壁厚和模具尺寸。
- 成本控制 ：采取措施降低成本，以确保该工艺在商业上的可行性。

相比之下，基于 WAAM 工艺的直接金属打印方法在中型螺旋桨和类似组件的应用上更具前景。这种方法的主要优势在于完全跳过了模型和模具制作的过程，从而降低了相关成本。不过，材料成本是影响整体成本降低的关键因素。铸造过程中使用的原材料成本与 WAAM 工艺中的焊丝成本差异，极大地限制了组件的经济最大尺寸。为了突破这一限制，需要开展进一步的研究，例如开发制造空心组件的技术，这不仅可以减少材料使用，还能为产品增加额外的功能。

以下是增材制造方法的对比表格：
| 方法 | 优势 | 挑战 | 适用场景 |
| — | — | — | — |
| 直接砂型打印 | 可制造复杂形状，降低部分成本 | 无法满足大型模具需求，成本较高 | 小型、复杂形状铸件 |
| WAAM 直接金属打印 | 跳过模型和模具制作，降低成本 | 材料成本高，限制组件尺寸 | 中型螺旋桨及类似组件 |

2. 数字孪生的概念与作用

数字孪