Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр 3d печать
3d-печать , 3d-принтер, 3d, 3d печать, литьё , литье металла

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

В этой статье рассказывается о традициях технологии литья Как использование 3D-принтеров меняет подходы к их применению. И, прежде всего, какие из существующих на рынке 3D-принтеров подходят для реализации производства сегодня.

Оглавление

О литье

Конечные продукты литейного производства — это компоненты или зазоры будущего. Их масса может составлять как несколько граммов, так и сотни тонн.

Это делается в машинных цехах.

Можно выделить следующие особенности использования литья в производстве:

  1. Возможность получения изделий массой от нескольких граммов до нескольких сотен тонн со сложной геометрией и разнообразными механическими и функциональными свойствами
  2. возможность получения изделий, материалы и размеры которых делают невозможным или невыгодным их создание другими способами,
  3. Отливка максимально приближена к готовому изделию по размерам и форме, в отличие от зазоров, образующихся при теплой заливке или объемной ковке.

Сравнение с традиционными процессами технологией

Традиционный процесс. литья Основная модель может быть реализована вручную или машинным способом. Некоторые формы не могут быть выполнены вручную. При изготовлении основной модели используется пять осевых центров с ЧПУ, что значительно увеличивает возможные типы форм, но стоимость такой свечи или основной модели значительно возрастает. Приобретение такого способа литья относится к массовому производству, а массовое производство со средними колоннами зачастую неэкономично. Здесь более рациональным является использование 3D-печати.

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

График зависимости стоимости модели от количества созданных копий показывает эффективность протезных конструкций. технологий .

Алгоритм процесса литья Использование ортопедических конструкций технологий

Одна из задач, стоящих перед технологами каждого литейного производства: минимизация интенсивных технологических операций. Она решается путем производства отливок, максимально приближенных к параметрам требуемых компонентов, что также экономит деньги и время. На этом этапе инновации приходят в виде протезов. технологий Это позволяет ускорить процесс, минуя традиционные первые этапы в технологии производства отливок. Производитель может получить требуемую формовочную модель или форму за одно задание.

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

Красная область содержит традиционные процессы литья , в зеленой и синей — литье Использование ортопедических конструкций технологий — Время изготовления сокращается в два-шесть раз.

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

Прямая печать уже импортированных изделий на многих современных производствах экономически более затратна, чем традиционная. литье . Поэтому особенно интересны 3D-печатные модели для плавки и обжига, а также уже готовые композиции из для литья формы и стержня, представляют особый интерес.

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

Отливка протезов. технологий Более эффективно, чем прямая печать.

Области применения.

3D-печатные мастер-модели и формы используются на ювелирных, стоматологических и ортопедических заводах, в конструкторских бюро, научно-исследовательских, учебных центрах и центрах прототипирования. Геометрически сложные отливки, полученные в результате аддитивного формования, используются в производстве пленок и технологий Геометрически сложные отливки, полученные в результате аддитивного формования, используются в кино и на телевидении, где необходимо быстро изготовить необычные декорации сложной формы.

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

Модель Aston Martin 1960 DB 5 агента 007 в фильме «Кредит: Скайфолл» была создана с помощью многослойного литья, чтобы скрыть тень оригинального автомобиля. технологий Чтобы сохранить оригинальный автомобиль в каскадерских сценах.

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

Набор отливается с помощью формы для литья в песок, напечатанной на 3D-принтере.

3D-принтеры и технологии 3D-печатные модели для литья

Для изготовления литейных моделей используется 3D-печать по технологиям FDM (FFF), SLS, SLA и DLP. Эти технологии Необходимая модель печатается, и вокруг нее формируется форма, которую затем можно расплавить или запечь. Для изготовления моделей, склеиваемых плавлением, используется воск, а для запекаемых — ПММА, пластики CAST и специальные фотополимеры.

Основными преимуществами использования таких решений являются отсутствие необходимости в подготовке специальных инструментов, таких как пресс-формы, и низкая зольность материала при обжиге. Подготовленная 3D-модель сразу же отправляется на печать и после небольшой постобработки готова к немедленному использованию.

FDM (FFF): послойное напыление

Широко известен как профессионалам, так и любителям ортопедической стоматологии. технологий Метод 3D-печати, который не нуждается в повторном объяснении.

Материалом для FDM-печати приживляемых моделей служит специальный пластик или композитный материал с высоким содержанием воска.

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

Основное устройство FDM принтера (FFF) — принтер.

Процесс FDM 3D-печати.

PICASO 3D Designer X

PICASO 3D Designer X — это FDM-принтер с областью построения 200x200x210 мм, который может печатать такими материалами, как ABS, PLA, HIPS, PVA, ULTRAN 630, ULTRAN 6130, ASA, ABS/PC, PET, PC, FRICTION, CAST. Являются. Relax, Eternal, Flex, Rubber, Sealant, PETG, Aerotex, Ceramo, Wax, SBS, SBS Pro, Prototype Soft, Proflex, Total Pro, Nylon, Peak, скорости до 100 см3/ч, толщина слоя от 10 мкм.

SLS — селективное лазерное спекание

Используется для изготовления крупных моделей сложной формы, средней точности и относительно больших размеров. Принцип работы: в рабочей камере, заполненной инертным газом, например азотом, на платформе раскатывается порошок полистирола размером частиц 50-150 мм. Новый огневой слой обжигается с помощью CO2-лазера (температура 100-10 °C) по сечению «тела» CAD-модели. Рабочая платформа дополнительно уменьшается на 0,1-0,3 мм, после чего печатается следующий слой.

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

Основное устройство SLS-принтера.

Напечатанная модель не требует поддержки, так как в качестве опоры выступает сам материал (окружающая пыль). Неиспользованный материал используется повторно.

Модели, созданные на таких принтерах, заполняются материалом для форм, после чего сжигаются в печи. При сгорании образуются горючие газы, которые необходимо нейтрализовать. Существует риск засорения формы пеплом от сгоревшей модели. Поэтому для структур с низким содержанием золы материал собирают в сотых долях процента.

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

3D-печатная модель из полистирола слева, алюминиевая модель справа.

Sentrol SS600G

Sentrol SS600G — это 3D SLS-принтер с областью построения 600x400x400 мм, печатающий со скоростью 26 см³/ч, печатающий ровно с 300 мм по XY и 250 по Z.

SLA-лазерная стереолитография — лазерное лазерное устройство

Процесс печати похож на SLS, только материал не пыльный, а влажный. Ультрафиолетовый лазер воздействует на материал, который выборочно собирается и матируется.

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

В качестве материалов используются светочувствительные смолы и фотополимеры. Рабочая платформа опускается или поднимается (в зависимости от положения источника света), и жидкость полимеризуется лазером в определенных точках. Как и в случае с порошками, неиспользованный жидкий материал может быть повторно использован для печати последующих моделей.

Процесс 3D-печати по технологии SLA.

Полученная модель имеет высокое качество поверхности, что позволяет не прибегать к дальнейшей механической обработке.

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

Пластиковые стереоскопические модели водяных колотушек (вверху слева), восковые модели, изготовленные из них (внизу слева), и модели крыльчатки из окончательно отлитого металла (справа).

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

Слева — SLA-модель, справа — отлитая из серебра.

Zrapid ISLA1100

Лазерный 3D-принтер ISLA1100 печатает со скоростью 100-230 грамм в час.~230 грамм в час для объектов размером до 600x1000x1000 мм.

DLP — цифровой монтаж света

DLP-проекторы с DMD-чипами используются для полимеризации фотополимеров. В этом заключается основное отличие. от технологии SLA с использованием УФ-лазера; еще одно отличие заключается в том, что вместо того, чтобы матрас рисовался лазерным лучом, что ускоряет процесс, все пиксели проецируются одновременно и синхронно.

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

DMD-чип с двумя микрозеркалами.

Модели, напечатанные на таких принтерах, требуют удаления кронштейна и ультрафиолетового света. Это означает, что постобработка моделей, созданных на этом типе принтера технологии не отличается от моделей, напечатанных на DLP-принтерах. по технологии SLA.

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

Процесс печати по технологии DLP.

Свет «пятнает» dlp-контейнер в зависимости от конкретного напечатанного слоя.

DLP-печать создает модели быстрее, но производит более гладкие поверхности, чем SLA-принтеры.

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

SLA (слева) и DLP (справа).

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

Различия в деталях между SLA- и DLP-печатью.

Flashforge Hunter DLP

Flashforge Hunter DLP — это DLP-принтер с толщиной мата 25-50 мкм и поверхностью печати 120×67,5×150 мм.

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

Печатные модели и готовые изделия, изготовленные на DLP-принтере Flashforge Hunter.

VoxelJet.

VoxelJet — это метод сварки матрасов со слоями пластиковой пыли или песка, разработанный одноименной немецкой компанией. Его аналог, BinderJet, работает только с песком; подобные 3D-принтеры появились в результате объединения MJ и SLS-принтеров. технологий Используя PMMA в качестве материала, можно создавать модели для выжигания; PMMA — это, проще говоря, оргстекло толщиной 85 мкм. На платформу печатающей головки наносится слой пыли толщиной 100-150 мкм. Затем наносится адгезивный фактор, поверх которого снова укладывается слой пыли. Процесс повторяется до тех пор, пока требуемая модель не будет полностью сформирована. В случае с песком используется литьевая форма.

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

Как и в случае с технологией SLA, модели VoxelJet подходят для точного литья. литья .

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

Мачта PMMA без последующей обработки.

VoxelJet VX 1000

Voxeljet VX 1000 обеспечивает поверхность печати 1060 x 600 x 500 мм, толщину 100 мкм, точность 0,3 % и вертикальную скорость до 36 мм/ч.

3D-принтер для изготовления пресс-форм

Для быстрого получения высококачественных форм, технологий Binderjet и SL. эти 3D-принтеры технологиям Эти трехмерные принтеры печатают формы из специального фундаментного песка.

Технология BinderJet — применение факторов адгезии.

Данная технология Это позволяет печатать песчаные формы с композитной геометрией без дополнительной обработки. После печати формы можно сразу же формовать. Основные преимущества. технологии Binderjet означает, что для работы таких принтеров не требуется никаких особых условий. Печать может осуществляться при комнатной температуре.

Процесс печати по технологии Binder Jet.

Материал, в данном случае песок, распределяется на платформе с помощью цилиндра. Печатающая головка наносит клей на пыль. Платформа опускается на толщину слоя модели, и песок образует объект (т.е. клей), соединенный с жидкостью; неиспользованный материал, подобно технологии SLS, является опорой для будущих моделей.

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

Основные устройства принтера с технологией Binder Jet.

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

Форма печатаемого слепка по технологии Binder Jet.

Sentrol SB1000

3-D Sentrol SB1000 Печатные оттиски. по технологии Струя связующего со слоями 100 мкм, точность XY 0,0625 мм, размер модели 120×67. 5×150 мм.

Печатные формы с помощью SLS

Основное отличие от описанной выше технологии SLS заключается в использовании в качестве материала для печати предварительно изготовленной из полимера литейной смеси. Материал укладывается лазером, а затем очищается. Затем полученная форма помещается в печь для полимеризации, которая происходит при температуре 300-350°C. Основное отличие от струйного нанесения связующего заключается в максимальной детализации конечной формы. Фактически, изготовление конечной формы занимает больше времени, так как требуется дополнительная обработка.

Трехмерная печать

Кстати, существует еще один интересный технология песчаной печати — солнечное спекание. Его разработал немецкий инженер, дизайнер и художник Маркус Кайзер. Солнечная 3D-печать идеально подходит для создания форм для песка, хотя и с очень низкой точностью.

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

Если вы собираетесь печатать в пустыне, у вас должен быть с собой офис. Маркус Кайзер предлагает сцены пирамид со светоотражающими покрытиями — отличное убежище от жаркого солнца.

Если ваш бизнес находится в пустыне, это лучший выбор — везде, где есть песок и солнце, доступные в течение обычной девятичасовой смены. Просто возьмите с собой сам принтер с компьютером. Принтер оснащен линзой Френеля, которая направляет солнечный свет на лучи, тем самым расплавляя песок при температуре 1400-1600°C. Блок питания для установки электрического блока. Основные преимущества — экономия на электричестве, материалах и аренде помещения. Но, пожалуй, еще важнее сама концепция идеи.

Процесс печати на солнечном 3D-принтере.

Принтер вряд ли можно использовать для промышленных нужд из-за специфики его применения и низкой точности получаемых моделей. Однако для художников и ремесленников он — настоящая находка. Напечатать на нем литьевую форму — дело, возможно, сомнительное, а вот арт-объекты — самое то.

Модель из рабочей зоны солнечного 3-D принтера удаляется с помощью столовой ложки. Можно использовать и вилку, но медленнее.

А если серьезно, то кто знает, куда они денутся! технологии Следующий шаг. Время от времени сумасшедший проект открывает новые возможности.

Конечная линия.

С появлением 3D-печати этот процесс происходит литья дешевле и быстрее, позволяя создавать модели и формы для литья со сложной геометрией и различными размерами без потери точности литья.

FDM (FFF) принтеры рекомендуются для производства моделей с оплавленным запеканием. по технологиям FDM (FFF), SLS, SLA/DLP, VoxelJet; используемые материалы менее зольные, а печать моделей происходит быстрее, чем ручное производство или станки с ЧПУ.

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов / Хабр

Пример технологической цепочки с использованием расплавленных моделей для получения слепков.

Идеально подходит для изготовления форм. технологии BinderJet и SLS поставляются с материалами, подходящими для изготовления форм.

Аддитивные технологии в литье Они подходят для тех случаев, когда необходимо как можно дешевле и быстрее изготовить основную модель или форму для будущей отливки. Конструкторские бюро и экспериментальные установки. Они также применимы для серийного производства — за исключением случаев, когда требуется микрометр, где разница в скорости и стоимости делает их гораздо более привлекательными, чем обработка на ЧПУ.

Вы уже можете заказать пресс-формы из металла или пластик, чтобы увидеть результаты 3D-печати. в литье .

Найдите 3D-принтер для интеграции в ваше литейное оборудование в лучших 3D-магазинах.

Хотите больше интересных новостей из мира 3D-технологий?

Подписывайтесь на нас в своих социальных сетях:

Оцените статью