3D打印砂型铸造有能实现任意复杂结构成形的技术优势，经常用来制造复杂的、有内腔和弯管的零件，这类零件的壁厚通常差别比较大。一般来说，铸件的最小壁厚得考虑金属液的充型性能和砂型的承压能力，最大壁厚要考虑金属液能不能充满以及铸件性能等。壁厚对铸件性能有重要影响，所以有很多研究关注壁厚对铸造合金组织和性能的影响。以前的文献主要是基于金属型铸造和传统砂型铸造，3D打印砂型铸造作为正在发展的快速铸造技术，目前还没有文献报道在这种条件下，壁厚对合金组织和性能会有什么影响。鉴于此，本章先设计了一套阶梯件浇注系统，再用ProCAST软件对A356铝合金的充型和凝固过程进行模拟，得到合理的浇注系统和浇注工艺参数，然后铸造了A356铝合金的阶梯件，接着重点研究铸件壁厚对3D打印砂型铸造铝合金微观组织和力学性能的影响。

浇注系统设计不合理很容易产生铸造缺陷，为了消除浇注系统设计不合理带来的负面影响，重点研究壁厚对铝合金组织和性能的影响，在实际铸造之前，要对阶梯件的浇注系统进行设计，并用ProCAST软件对铝合金的充型和凝固过程进行模拟，得到合理的浇注系统和浇注工艺参数。铝合金化学性质活泼，很容易氧化和吸收气体，所以要求合金在浇注系统中流动平稳，不产生涡流和喷溅。那么，按照铝合金件的设计准则，阶梯件（5到30mm）的浇注系统采用开放式底注浇注系统，浇注系统各组元的设计规则如下：用以容许最小紊流程度为依据的阻流计算法来设计浇注系统，把直浇道下端作为阻流截面。对于小型铝合金铸件（小于5kg）来说，直浇道最下端直径一般不超过25mm，根据快浇而平稳的设计准则，本文的直浇道截面采用圆形截面，最下端直径是25mm，锥度设为3°。直浇道上端开锥形，方便引流，锥形口直径50mm，高度25mm。设置两条梯形截面横浇道，四条扁平梯形截面内浇道。在壁厚最厚的地方设置冒口用来补缩和排气。排气通道直径设为10mm，位于阶梯件不同壁厚板块的正中间，从上模最顶端打通到距离上下模合型面10mm处。把设计好的阶梯件及其浇注系统、上模和下模的IGES格式文件导入ProCAST软件，先在Mesh模块里完成网格划分。其中，阶梯件及其浇注系统的网格尺寸设为4mm，砂型上模和下模的网格尺寸设为10mm，共划分二维网格32385个；然后进行二维网格检查与修复，用Mesh模块自带的网格编辑功能，像移动/替代网格节点和创建/删减网格元素等操作来修复有问题的网格，修复完后进行检查，检查没问题后，进行下一步的体网格划分；体网格类型选默认的四面体类型，共划分了418737个。