Ваш браузер устарел. Рекомендуем обновить его до последней версии.

Литейка.ру - самая литейная компания. Чугунное литьё на заказ

Технология 3D-печати в литье

      Литейная отрасль - одна из наиболее важных отраслей современного машиностроения. Детали машин, памятники архитектуры, ювелирные изделия, зубные протезы - все эти изделия изготавливаются именно литьем и очень важно, чтобы отливки получались качественными и точными. Это можно добиться внедрением новейших 3D- технологий. Как именно?
        Во-первых, изготовление моделей при литье в песчаные формы. В настоящее время модели для штучного и мелкого производства (до 50 шт) модели изготавливают из дерева. Средняя стоимость модели 30 000 рублей, тогда как средняя стоимость печати на 3d принтере модели размером в 50 см3 обойдется в среднем 7000 рублей. Однако напечатанные модели представляют из себя одну из разновидностей пластика (PlA или ABS). Как известно пластик имеет меньшую прочность чем дерево, однако гладкость поверхности пластика, точность и стоимость компенсирует разницу в прочности. Несмотря на подобные преимущества, подобные исследование еще не проводились, но планируются нашей командой в ближайшее время.
           Во-вторых, при литье по выплавляемым моделям. Общий механизм литья по выплавляемым моделям: имеется модель, при помощи спец. материалов изготавливают ее слепок и заливают воском (неоднократно) . Затем восковки припаивают к стояку и окунают в суспензию, которая покрывает всю конструкцию. Затем воск выплавляют и образуется оболочка, в которую затем и заливают металл. Как видите, операций достаточно много. Если на принтере распечатать готовый стояк с моделями и покрыть суспензией, то это значительно уменьшит количество операций.
          В-третьих, наряду с принтером, появился и сканер, способный отсканировать любую поверхность и затем передать данные в компьютер, который, в свою очередь, после обработки, отправляет модель на печать. Подобная технология позволяет значительно упростить создание художественных изделий. 

               Распространенные технологии 3D-печати в литье

1) SLS-технология (Синтез-модели из порошковых полимеров)

 

 Технология SLS заключается в следующем: модельный материал, обычно полистерольный порошок, имеющий размеры частиц 50-150 мкм, накатывается роликом на рабочую платформу, которая установлена в специальной герметичной камерой с инертной средой азота. Лазерный луч, в свою очередь, "заштриховывает" контур будущей детали. Т.к. лазер - источник тепла, то под его действием происходит спекание частичек полистерола в "заштрихованной области". Спекание происходит при температуре 100 - 120°C. Затем платформа опускается на 0.1-0.3 мм, и поверх уже отверждённого слоя порошок накатывается по новой. И так происходит до полного построения детали.

 

 

 

Преимущества: Получение отливок сложной формы, относительно больших размеров. Нет необходимости создавать поддержку.  Гарантированная толщина стенки до 1,5 мм.

Недостатки: Возможно коробление деталей, ввиду температурных деформаций, образующихся из-за неравномерного распределения тепла по рабочей камере. Деталь имеет пористость. Относительно малая прочность детали. 

 

 

2) SLA-технология (Лазерная стереолитография)

 

Лазерный луч отверждает тонкий слой жидкого полимера в местах прохождения. Затем платформа, на которой производится построение, опускается в ванну с фотополимером и новый слой наносится на затвердевший слой. Для моделей, имеющих нависающие элементы, строятся специальные поддержки в виде тонких столбиков. После завершения, модели извлекают, поддержку удаляют. Для повышения прочности модели помещают в специальную камеру дополимеризации - шкаф с УФ лампой.

 

 

Преимущества: Высокое качество поверхности - нет необходимости в механической обработке. Низкий уровень шума. Дешёвый расходный материал. Получения моделей любой сложности с приемлемой точностью.

Недостатки:  Необходимость подложки. Необходимость дополимеризации.

 

 3) Quick-cast-технология 

 

Quick-cast-модели, модели для "быстрого литья", используются в технологических процессах аналогично применению восковых и полистироловых моделей, но в отличие от последних, Quick-cast-модели имеют сотовую структуру: сама поверхность модели является сплошной, а тело формируется в виде сот. В чём преимущество подобной структуры? Дело в том, что соты позволяют на 70% процентов снизить массу модели, а следовательно, меньше модельного материала нужно выжигать при подготовке к заливке металлом. Но важнейшее преимущество состоит в том, что сотовая структура позволяет избежать появлению термических напряжений, возникающих при расширении модельного материала. Однако модели по Quick-cast-технологии - одноразовые, и подобную технологию стоит применять только при изготовлении 1-2 отливок. Quick-cast-технология позволяет получить отливки с высокой точностью.

          4) MJM-технология

 

    MJM-Multi Jet Modeling в литейном производстве применяется для получения восковых моделей для дальнейшего литья по выплавляемым моделям. Модели строят на специальных 3D-принтерах, с использованием специальных материалов, в состав которого входит светочувствительная смола - фотополимер на акриловой основе и литейный воск. Фотополимер является связующим элементом. Материал послойно наносится на поверхность рабочей платформы, а отверждение происходит за счёт облучения УФ-лампой. Для удержания нависающих элементов модели в процессе построения производится построение поддержек из легкоплавкого воскового полимера.

Преимущества: высокое качество получаемой модели, модели выращиваются за малый промежуток времени.

Недостатки: высокая стоимость расходных материалов и 3D-принтеров.

       

 

 

 

        5) AM-технология (технология печати песчаных литейных форм) 

 

      Для производства песчаных литейных форм используется AM-технология послойного спекания плакированного песка лазерным лучом и послойного нанесения связующего состава. Производство литейных форм состоит из следующих этапов:   

            1) Создание 3D-модели, с учётом припусков;

            2) Проектирование литниковую систему, модель масштабируется с учётом последующей усадки.

            3) Создание модели стержней;

            4) Проектируют литейную форму, сохраняют в формате STL. (При необходимости крупные формы расчленяют на более мелкие                    формы).

            5) Моделирование процесса заливки, которое покажет предполагаемые дефекты.

            6) Печать формы, извлечение, пост-обработка, при необходимости.

 

Наиболее распространёнными машинами для синтеза песчаных форм являются машины фирмы ExOne. Машина может работать с тремя видами связующего: фурановые, фенольные, и специальные (неорганические). Одним из главных недостатков подобных машин - необходимость закупки специального плакированного песка, фракцией не более 140 мкм у фирмы-производителя.

Производительность подобных машин составляет 20-30 мм/ч. Стоимость составляет примерно 1-1.5 млн. евро.