Aditivne tehnologije u pilot livnici. Tehnologije livenja metala i plastike korišćenjem modela sinteze i kalupa za sintezu

(naučni rukovodilac Centra za aditivne tehnologije Federalnog državnog jedinstvenog preduzeća "NAMI", doktor tehničkih nauka

Mikhail Zlenko; Pavel Zabednov, direktor FSUE Vneshtechnika)

UVOD Prilikom razvoja i stvaranja novih industrijskih proizvoda, posebno

Bitna je brzina prolaska kroz faze istraživanja i razvoja, što opet značajno zavisi od tehnoloških mogućnosti pilot proizvodnje. AT

To se posebno odnosi na proizvodnju dijelova za livenje, koji su često najintenzivniji i najskuplji dio. zajednički projekat. Tokom stvaranja Novi proizvodi, posebno u fazi istraživanja i razvoja u pilot proizvodnji, koju karakteriše

varijantne studije, potreba za čestim promjenama dizajna i, kao rezultat, stalne korekcije tehnološke opreme za proizvodnju

prototipova, problem brze proizvodnje dijelova za livenje postaje ključan. U probnoj proizvodnji, tradicionalne metode ručne izrade opreme za livenje (uglavnom drvenih modela) ostaju dominantne.

ili korištenjem opreme za obradu, rjeđe CNC. To je zbog činjenice da u fazi istraživanja i razvoja, u uvjetima neizvjesnosti rezultata, kada dizajn proizvoda još nije razrađen, nije odobren, za proizvodnju uzoraka

nije preporučljivo kreirati "normalnu" tehnološku opremu za seriju

proizvodnja. U ovim uslovima, vrlo skup proizvod - oprema za livenje, ispada, zapravo, jednokratan, koji se ne koristi u daljem radu na proizvodu zbog prirodnih i značajne promjene dizajn proizvoda tokom istraživanja i razvoja. Dakle, svaka iteracija, svaka aproksimacija konstrukcije

detalji do konačne verzije često zahtijevaju novu tehnološku opremu,

budući da se izmjena starog pokazuje pretjerano mukotrpnom ili uopće nemogućom. I u tom smislu, tradicionalne metode nisu samo skupe u smislu materijalnih gubitaka, već i izuzetno dugotrajne.

Prelazak na digitalni opis proizvoda - CAD, a pojavio se nakon CAD-a

(zbog CAD-a!) aditivne tehnologije napravile su pravu revoluciju u ljevačkom poslu, što je posebno izraženo u visokotehnološkim industrijama - avijaciji i svemirskoj industriji, nuklearnoj industriji, medicini i instrumentaciji, u industrijama gdje je tipična mala serijska proizvodnja, često

komad (mesečno, godišnje) proizvodnja. Tu dolazi do odlaska od tradicionalnih tehnologija,

upotreba novih metoda za dobijanje kalupa za sintezu livenja i modela sinteze zahvaljujući tehnologijama sinteze sloj po sloj omogućila je radikalno smanjenje vremena

za stvaranje novih proizvoda. Na primjer, tipično za automobilsku industriju

detalj zgrade motora - blok cilindra. Da napravim prvi

prototip tradicionalnim metodama

potrebno je najmanje 6 mjeseci, a glavno vrijeme košta

računa za stvaranje

Model za brzo livenje i livenje bloka cilindra (liveno gvožđe) šablonska oprema za bacanje "u zemlju".

Upotreba Quick-Cast tehnologije u tu svrhu (uzgoj modela livenja

od fotopolimera na SLA-mašini sa naknadnim livenjem prema izgorelom modelu)

skraćuje vrijeme za dobijanje prvog odljevka sa šest mjeseci na dvije sedmice!

Isti detalj se može dobiti manje tačan, ali sasvim prikladan za podatke.

Tehnološki ciljevi - livenje u peščane kalupe. Prema ovoj tehnologiji, uopće nije potrebno praviti model za livenje:

raste "negativ" detalja - forma. Kalup za livenje tako velikog dela kao što je blok cilindra,

uzgaja se u fragmentima, zatim se skuplja u tikvicu i metal se sipa. Cijeli proces traje nekoliko dana. značajan dio

"obični" proizvodi za livenje koji nemaju posebne zahteve za tačnost livenja odn

Fragmenti peščanog kalupa unutrašnje strukture, može se dobiti u obliku gotovih proizvoda u roku od nekoliko dana: direktna depilacija (1 dan); kalupljenje + sušenje kalupa (1 dan); kalcinacija

kalupi i stvarno livenje (1 dan); ukupno: 3-4 dana, uzimajući u obzir pripremno-završno vrijeme. Gotovo sve automobile i avione

kompanije u industrijski razvijenim zemljama imaju u svom arsenalu pilot proizvodnje desetine AF mašina koje služe zadacima istraživanja i razvoja. Štaviše, ove mašine počinju da se koriste kao "normalne" tehnološke opreme in

jedinstvenog tehnološkog lanca i za masovnu proizvodnju.

1. Aditivne tehnologije i brza izrada prototipa

Aditivna proizvodnja (AF) ili aditivna proizvodnja (AM) - prihvaćeno u

Termini tehničkog leksikona engleskog jezika koji označavaju aditiv, odnosno „dodavanje“, metodu dobijanja proizvoda (za razliku od tradicionalnih metoda mašinske obrade „oduzimanjem“ materijala od niza radnih komada). Koriste se zajedno sa frazom Rapid Prototyping (ili RP -

tehnologije) - Rapid Prototyping, ali imaju opštije značenje, tačnije

reflektirajuće trenutnu poziciju. Možemo reći da je Rapid Prototyping u modernom smislu dio AF tehnologija, "odgovoran" za stvarnu izradu prototipa metodom sinteze sloj-po-sloj. AF - ili AM - tehnologije pokrivaju sva područja sinteze proizvoda, bilo da se radi o prototipu,

prototip ili serijski proizvod.

Suština AF-tehnologija, kao i RP-tehnologija, sastoji se u konstrukciji sloj-po-sloj, sloj-po-slojnoj sintezi proizvoda – modela, formi, master modela itd. fiksiranjem slojeva materijala modela i njihovim povezivanjem. u seriji Različiti putevi: sinterovanje, fuzija, lijepljenje, polimerizacija - ovisno o nijansama određene tehnologije. Ideologija aditivnih tehnologija je zasnovana na digitalne tehnologije, koji se zasnivaju na

leži digitalni opis proizvoda, njegov kompjuterski model ili tzv. CAD model. Kod upotrebe AF-tehnologija, sve faze realizacije projekta od ideje do

materijalizacije (u bilo kom obliku - u poluproizvodu ili u obliku gotovih proizvoda) nalaze se u "prijateljskom" tehnološkom okruženju, u jedinstvenom tehnološkom lancu, gde svaki tehnološke operacije izvodi se i u digitalnom obliku

CAD\CAM\CAE sistem. U praksi to znači pravi prelazak na tehnologije „bez papira“, kada, u principu, tradicionalna papirna dokumentacija za crtanje nije potrebna za proizvodnju dijela.

Trenutno na tržištu postoje različiti AF sistemi koji proizvode

modela na raznim tehnologijama i od razni materijali. Međutim, zajednički im je princip izgradnje modela sloj po sloj. AF-tehnologije igraju posebnu ulogu u modernizaciji livničke proizvodnje, omogućile su rješavanje dotad nerješivih problema, „uzgojivanje“ modela livenja i kalupa koji su nemogući.

napravljene na tradicionalne načine. Uslovi proizvodnje modela opreme radikalno su smanjeni. Razvoj tehnologije vakuumskog oblikovanja i vakuumskog oblikovanja

livenje po kalupima i modelima dobijenim aditivnim tehnologijama omogućilo je smanjenje vremena za izradu pilota, prototipova i, u nekim slučajevima, serijskih proizvoda za nekoliko puta i desetine puta. Nedavni napredak u ovoj oblasti

metalurgija praha omogućila je značajno proširenje mogućnosti aditivnih tehnologija za direktno "uzgoj" funkcionalnih

dijelovi od metala i dobijanje novih konstrukcijskih materijala sa jedinstvena svojstva(tehnologija "spray forming" itd.).

AF-tehnologije se opravdano nazivaju tehnologijama 21. veka. Osim

očigledne prednosti u smislu brzine i, često, cijene proizvodnje proizvoda, ove tehnologije imaju važnu prednost u smislu sigurnosti okruženje i, posebno, emisije gasova staklene bašte i "termalno" zagađenje. Dodatak

tehnologije imaju veliki potencijal za smanjenje troškova energije za stvaranje širokog spektra proizvoda.

"Pod pritiskom" globalni razvoj trodimenzionalnih CAD/CAM/CAE tehnologija, savremena livnica, a pre svega pilot proizvodnja, prolazi kroz značajnu modernizaciju, koja ima za cilj stvaranje uslova za punu implementaciju principa „bez papira“ tehnologija kroz ceo proces stvaranja novi proizvod - od dizajna i razvoja CAD modela, prije

finalni proizvod, da bude sastavni deo ciklusa projektovanja i proizvodnje prototipova, prototipova i malih serija proizvoda za različite namene sa širokim spektrom upotrebljenih materijala. I u tu svrhu "kasteri"

opremljen potpuno novom opremom za njih, dajući im novu

mogućnosti da se zadovolje "hirovi" dizajnera, ali istovremeno zahtijevaju od njih da ovladaju novim znanjem, prisiljavajući i tehnologe i dizajnere da govore istim 3D jezikom, dok, ako ne eliminišu, onda značajno slabe vječnu konfrontaciju između tehnologa i dizajner.

Moderni centri aditivne tehnologije često u punom nazivu

Ruska industrija, gde često u okviru istog preduzeća

koncentrisana je proizvodnja ogromnog asortimana proizvoda od raznih materijala, gde su mnoga preduzeća, iz raznih razloga, prinuđena da održavaju

njegov " prirodna ekonomija“, ovaj pristup je prilično racionalan.

Pilot ljevaonica za proizvodnju metala i plastike

proizvodi imaju mnogo zajedničkog, a uz korištenje AF tehnologija postaju još više

slični i po korištenoj opremi, i po tehnološkim metodama, i po pitanju

obrazovanje i obuka stručnog kadra.

2. Aditivne tehnologije i livnička proizvodnja

Kao što je već napomenuto, AF tehnologije su od posebnog značaja za ubrzanu proizvodnju delova za livenje. AF-mašine se koriste za dobijanje:

- modeli ljevaonica;

master modeli;

- kalupi za ljevanje i oprema za ljevanje.

* u okviru jednog članka nemoguće je opisati sve tehnologije i sve mašine za sintezu sloj po sloj. Ovdje ćemo se ograničiti samo na one tehnologije koje su od najvećeg interesa u vezi s problemima mašinstva, izostavljajući iz razmatranja prilično značajan broj mašina "naoštrenih" za rješavanje posebnih problema opće medicine, biologije i stomatologije, elektronike ili industrije nakita. .

2.1. Izrada sinteznih modela livnice može se dobiti (uzgajati) iz:

- polistiren u prahu (za naknadno livenje na spaljenim modelima);

- fotopolimerne kompozicije, posebno prema tehnologiji Quick-cast za naknadno izlijevanje na modelima sa izgaranjem ili MJ tehnologijom (Multi Jet) za

livenje za ulaganje;

2.1.1. Sintezni modeli od polistirena u prahu

Polistiren se široko koristi kao modelni materijal za tradicionalno izgaranje. Međutim, zbog brzog razvoja

Tehnologija sinteze sloj-po-sloj je stekla posebnu popularnost u oblasti izrade prototipa, kao i za industrijsku proizvodnju komada i

male proizvodnje. Polistirenski modeli se izrađuju na AF-mašinama korištenjem SLS tehnologije - Selektivno lasersko sinteriranje - sloj po sloj sinteriranja praškastih materijala. Ova tehnologija se često koristi kada je to potrebno.

brzo napraviti jedan ili više odljevaka složenog oblika relativno velikih

	veličine			umjereno
	zahtjevi			po tačnosti.
	Suština tehnologije je
	sljedeći.			model
	materijal			polistiren
	prah sa veličinom čestica 50-
				prevrne se
	poseban
SLS - SinterStation Pro model mašine i turbinskog točka				platforma,
	uspostavljena			u zapečaćenom

komora sa atmosferom inertnog gasa (azota). Laserski snop "pokreće" tamo gde računar "vidi" u datom delu CAD modela "telo", kao da senči

presjek dijela, kao što dizajner radi olovkom na crtežu. Evo lasera

greda je izvor topline, pod čijim utjecajem dolazi do sinteriranja čestica polistirena ( radna temperatura oko 120°C). Zatim se platforma spušta za 0,1-0,2 mm i novi dio praha se valja preko očvrslog, formira se novi sloj koji se također sinteruje sa prethodnim.

Proces se ponavlja do potpune konstrukcije modela, što na kraju procesa

ispada da je zatvoren u nizu nesinterovanog praha. Model je preuzet iz

				očišćeno od
			prednost
				tehnologije
		je		odsustvo
		oslonci - nisu potrebni,
		jer model i sve to
		slojeva u izgradnji tokom
		zgrada		drzati
		niz
	Model od polistirena i izlijevanje glave cilindra motora s unutarnjim sagorijevanjem	Dostupan
		3D Systems mašine

i EOS vam omogućavaju da pravite prilično velike modele - veličine do 550x550x750 mm (ovo je važno, omogućava vam da pravite velike modele kao celinu, bez potrebe

lijepljenje pojedinačnih fragmenata, što povećava točnost i pouzdanost livenja,

posebno vakuumsko livenje). Vrlo visoka detaljnost izrade modela: mogu se izgraditi površinski elementi (brojevi dijelova, uvjetni natpisi

i itd.) sa debljinom fragmenata do 0,6 mm, garantovana debljina zida modela do

U osnovi, tehnologije lijevanja za modele od voska i polistirena se ne razlikuju. Koriste se isti materijali za oblikovanje, ista ljevaonica i

pomoćna oprema. Da li je model od voska - "istopljen", a model od stiropora - "pregoreo". Razlike su samo u nijansama oblikovanja i toplinske obrade tikvica. Međutim, ove nijanse su važne. Rad sa

polistirenski modeli zahtijevaju pažnju prilikom izgaranja: oslobađa se puno plinova (zapaljivih) koji zahtijevaju neutralizaciju, materijal

djelomično izgara u samom obliku, postoji opasnost od stvaranja pepela i začepljenja forme, potrebno je osigurati mogućnost oticanja materijala iz stajaćih zona, bezuvjetni zahtjev je upotreba peći za kalciniranje sa

programatori, a program sagorevanja polistirena značajno se razlikuje od programa topljenja voska. Ali općenito, uz određenu vještinu i iskustvo, lijevanje na modelima izgaranja od polistirena daje vrlo dobar rezultat.

Model od polistirena (nakon kultivacije i infiltracije) i livenje, liveno gvožđe

Nedostaci tehnologije uključuju sljedeće. Proces sinterovanja praha je termički proces sa svim svojim inherentnim nedostacima: neravnomjerna raspodjela topline po radnoj komori, po masi materijala, savijanje

zbog temperaturnih promjena. Sekunda. Polistiren u prahu nije

legure, kao što su poliamid ili metalni prah, o kojima će biti reči

ispod je, naime, sinterovan - struktura modela je porozna, slična strukturi

Pjena. Ovo se radi posebno kako bi se olakšalo dalje uklanjanje materijala modela iz kalupa uz minimalna unutrašnja naprezanja pri zagrijavanju. Konstruisani model, za razliku od, na primer, voska, zahteva veoma pažljivo rukovanje kako tokom čišćenja tako i tokom daljih radova na pripremi za kalupovanje. Za snagu i jednostavnost upotrebe

(spojevi sa sistemom za zatvaranje,

kalupljenje) model je impregniran

posebna kompozicija na vosku

osnova - proces se naziva infiltracija. Model se stavlja u specijalnu pećnicu i na temperaturu

oko 80°C impregnirani navedenim sastavom (fotografija prikazuje infiltrirane modele crvene boje

boje se izvlače iz mašine

Modeli i odljevci od polistirena, aluminij snježni modeli od polistirena

bijela). To također nosi rizik od deformiranja modela i zahtjeva

određene vještine osoblja. Zaista, nedavno ih je bilo

polistirenski model praha koji ne zahtijevaju infiltraciju. Ovo ublažava, ali ne i potpuno otklanja problem. Osim toga, infiltracija u obliku voska nije uvijek štetna potreba. Topi se u tikvici kada prvi izgori, prije polistirena i kada ovaj poprimi tečnost,

doprinosi njegovom uklanjanju iz kalupa, čime se smanjuje masa "izgorjelog" dijela polistirena i smanjuje vjerojatnost stvaranja pepela.

Dakle, kada govorimo o “umjerenim zahtjevima za preciznošću” pri korištenju SLS tehnologije, mislimo na uočene objektivne razloge zašto tačnost proizvoda dobijenih SLS tehnologijom ne može biti veća od

kada se koriste druge tehnologije koje se ne odnose na temperaturne deformacije. Takva je, na primjer, tehnologija fotopolimerizacije.

Govoreći o SLS tehnologiji, napominjemo još jednu stvar, koja nije vezana za polistiren, ali

"srodno"		smjer koji se ponekad koristi u ljevaonici. to
			uzgoj ljevaoničke opreme za oblikovanje
			od poliamida u prahu. poliamid širok
			korišteno				funkcionalan
			izrada prototipa,			poliamid
			dovoljno jak iu mnogim slučajevima
			dopustiti		reprodukovati				prototip
			što bliže "borbenom" proizvodu. AT
					ispada			ekonomski
			svrsishodno		primijeniti			poliamid
			modeli kao alternativa drvenim.
			Model se uzgaja na isti način kao
			polistiren. Istovremeno, ako je moguće
	SLS-model	distributivni		njena šuplja sa		minimum			moguće
	osovina i kutija kalupa za		debljina zida (kako bi se minimizirala
	primanje		gore navedene temperaturne deformacije!).
						davanje		snagu i

krutost je iznutra ispunjena epoksidnom smolom. Nakon toga se učvršćuju u konvencionalnu kutiju za kalupljenje, farbaju i zatim - prema tradicionalnoj tehnologiji oblikovanja.

Primjer takvog "brzog" alata za oblikovanje

ICE bregasto vratilo je prikazano na slici. Zbog velike dužine model je uzgajan u dva dijela, dijelovi su zalijepljeni, punjeni epoksidnom smolom i fiksirani u kalup kutiji; trajanje operacije 2 dana.

2.1.2. Sinteza modela iz fotopolimera

Suština tehnologije je upotreba specijalnih smola osjetljivih na svjetlost, koje se selektivno i sloj po sloj stvrdnjavaju na mjestima ili mjestima gdje se po zadatom programu dovodi svjetlosni snop. Metode osvjetljenja sloja su različite (laser, ultraljubičasta lampa, vidljiva svjetlost). Postoje dvije glavne tehnologije za kreiranje modela od fotopolimernih kompozicija: laserska stereolitografija ili

SLA tehnologija (od Steriolithography Laser Apparatus), ili jednostavno

stereolitografija - stvrdnjavanje sloja laserom, i "trenutno" osvjetljenje sloja - stvrdnjavanje fotopolimernog sloja ultraljubičastim bljeskom

lampe ili reflektori. Prva metoda podrazumeva sekvencijalno „provođenje“ laserskog snopa preko cele površine formiranog sloja, gde je „telo“ modela u preseku. Prema drugoj metodi, očvršćavanje cijelog sloja

nastaje neposredno nakon ili tokom njegovog formiranja zbog zračenja iz kontroliranog izvora svjetlosti – vidljivog ili ultraljubičastog. Razlika u načinu formiranja slojeva također određuje razliku u brzini izgradnje

modeli. Očigledno, stopa rasta druge metode je veća. kako god

Stereolitografija je bila i ostala najpreciznija tehnologija i koristi se tamo gdje su zahtjevi za čistoćom površine i preciznošću izrade modela osnovni i odlučujući. Međutim, tehnologije "bljeska" kontrolirane ekspozicijom, koje koriste na primjer Objet Geometry i Envisiontec,

U mnogim slučajevima uspješno se nadmeću sa stereolitografijom, ostavljajući za sobom jasnu prednost u brzini izrade i cijeni modela. Brojna proizvodnja

zadaci se mogu podjednako uspješno rješavati uz pomoć AF-mašina različitih nivoa. Na ovaj način, racionalan izbor tehnologija za dobijanje modela i, posljedično, opreme za izradu prototipa često nije očigledna i

treba izvršiti uzimajući u obzir specifične uslove proizvodnje i stvarne zahtjeve za modele. Kada postoji raznolikost zadataka koje treba riješiti

Očigledno, preporučljivo je imati dvije mašine: jednu za proizvodnju proizvoda sa povećanim zahtjevima, drugu - za obavljanje "rutinskih" zadataka i repliciranje modela.

Laserska stereolitografija

3D Systems je pionir u praktičnom razvoju tehnologija brze izrade prototipa. Godine 1986. prvi put je za komercijalni razvoj predstavila stereolitografsku mašinu SLA-250 sa dimenzijama građevinske zone.

250x250x250 mm. Osnova SLA procesa je ultraljubičasti laser.

(čvrsto stanje ili CO 2 ). Laserski snop ovdje nije izvor topline, kao u SLS tehnologiji, već izvor svjetlosti. Greda "zasjenjuje" trenutni dio CAD modela i

učvršćuje tanak sloj tekućeg polimera na mjestima njegovog prolaska. Zatim se platforma na kojoj se izvodi konstrukcija uranja u kadu sa fotopolimerom za veličinu koraka konstrukcije i na stvrdnuti sloj se nanosi novi tečni sloj, a nova kontura se "obradi" laserom. Kada raste model koji ima previse elemente, istovremeno s glavnim tijelom modela (i

od istog materijala) oslonci se grade u obliku tankih stubova, na kojima

prvi sloj prevjesnog elementa se postavlja kada dođe red na njegovu konstrukciju. Proces se ponavlja do završetka izgradnje modela. Zatim se model uklanja, ostaci smole se ispiru acetonom ili alkoholom, a nosači se uklanjaju. Kvalitet površine stereolitografskih modela je vrlo visok i često

model ne zahtijeva naknadnu obradu. Ako je potrebno, površinski sloj može

biti poboljšan, "fiksni" fotopolimer je dobro obrađen, a površina modela se može dovesti do ogledala. U nekim slučajevima, ako je ugao između površine modela koji se gradi i vertikale manji od 30 stepeni, model se može izgraditi bez oslonaca. I tako može biti

napravio model za koji

nema problema sa uklanjanjem oslonaca iz unutrašnjih šupljina, što zauzvrat omogućava dobijanje modela koje u principu ne može napraviti nijedan od

tradicionalne metode

SLA - model i odljevak proizvoda "kugla", srebro (na primjer, nakit

Stereolitografija se široko koristi za:

- uzgoj modela ljevaonica;

Izrada master modela (za naknadnu izradu silikonskih kalupa, voštanih modela i odlivaka od poliuretanskih smola);

Izrada dizajnerskih modela, izgleda i funkcionalnih prototipova;

- proizvodnja hidrodinamičkih modela u punoj veličini i veličini,

aerodinamička, snaga i druge vrste istraživanja.

Ali u kontekstu ovog rada napominjemo prva dva pravca, koja su važna za direktnu proizvodnju dijelova za livenje. Za potrebe livnice koriste se takozvani Quick-Cast modeli, odnosno modeli za "brzo livenje".

Ovo je naziv modela po kojima se, po analogiji s voštanim modelima, mogu brzo dobiti metalni odljevci. Drugim riječima, ovo su modeli za livenje

iste tehnologije kao i modeli od voska i polistirena. Ali postoji važna nijansa. Quick-Cast modeli imaju saćastu strukturu niza zidova: vanjske i unutrašnje površine zidova su čvrste, a samo tijelo zida

formiran kao skup saća. Ovo ima veliku prednost: prvo, ukupna masa modela je značajno smanjena za 70%, a samim tim i manje

Model za brzo izlivanje, takođe sa sistemom zatvaranja i livenjem glave cilindra (Al)

materijal će biti potrebno spaliti prilikom pripreme kalupa za izlivanje metala. Drugo, tokom procesa gorenja, svaki modelni materijal se širi i vrši pritisak na zidove kalupa, dok kalup sa elementima tankih zidova može

biti uništen. Struktura saća omogućava modelu da se "preklopi" prema unutra tokom ekspanzije, bez naprezanja ili deformisanja zidova kalupa. Ovo je najvažnija prednost Quck-Cast tehnologije.

Ovdje napominjemo da u nekim slučajevima SLA-modeli, kao i SLS-

modeli se ne mogu koristiti kao modeli za livenje, već kao alatni, kalupni model, za livenje "u zemlju". U ovom slučaju, naravno, nagibi i radijusi livenja moraju biti predviđeni u dizajnu modela kako bi model izašao iz kalupa bez

oštećenja

zadnji. Međutim, ova metoda oblikovanja se rijetko koristi.

zbog nedovoljne

snaga SLA -

CAD-model, SLA-model i ulivanje prednjeg poklopca motora sa unutrašnjim sagorevanjem "u zemlju" modela.

Samo po sebi, dobijanje tačnog i kvalitetnog modela je skup posao, dok gubitak modela, oblika i maslina postaje još skuplji i dramatičniji, posebno kada su u pitanju kritični, složeni detalji. Stoga su SLA-mašine vrlo brzo našle svoju primenu u tim čvorovima tehnologija,

koji su bili kritični u pogledu pouzdane proizvodnje složenih livenih proizvoda, prvenstveno u avijaciji, vojsci i svemiru

industrije, kao i u automobilskoj industriji.

Druga, ne manje važna, ali po redu, prednost je tačnost izrade modela. Model je izgrađen u normalnim uslovima sa

sobnoj temperaturi. Ne postoje gore navedeni faktori toplinskog naprezanja i deformacije. Veoma mali prečnik tačke laserskog snopa, 0,1-0,05 mm, omogućava vam da jasno „proradite“ kroz tanke, filigranske fragmente modela, koji

učinila je stereolitografiju veoma popularnom tehnologijom u nakitu

industrija.

U Rusiji postoji dosta iskustva u primjeni Quck-Cast tehnologije u avio industriji (Salyut, Sukhoi, UMPO, Rybinsk Motors), u elektroenergetici (TMZ - Tushino Machine-Building Plant),

određeno iskustvo je takođe dostupno u naučnim organizacijama automobilskog profila. Konkretno, u NAMI-ju, po prvi put u Rusiji, odljevci su dobiveni pomoću ove tehnologije.

tako složeni dijelovi kao što su glava i blok cilindra automobilskog motora (vidi gore). Međutim, za druge industrije ova tehnologija ostaje praktički nerazvijena.

SLA - model i izlijevanje radnog kola turbinske jedinice (JSC "TMZ")

Glavni proizvođač SLA mašina je američka kompanija 3D

Sistemi, koji

proizvodi širok spektar mašina sa

različite veličine zone

konstrukcije, od 250x250x250 mm do

1500x570x500 mm Sa tehničkim

karakteristike

automobili mogu

upoznati

kampanje

www.3dsystems.com.

dato

main

samo po jedna iPro 8000 mašina,

dosta

iPro 8000 mašina

i SLA modeli

korišteno

industrija

livnička proizvodnja.

Glavni parametri iPro 8000 SLA mašine

Radna veličina

Korak konstrukcije, mm

Dimenzionalno

modeli, kg

dimenzije, mm

Trošak, početni i vlasnički, možda je jedini

nedostatak ove tehnologije. Zbog prisustva lasera ove instalacije su relativno

putevi zahtevaju redovne Održavanje. Stoga, posebno u posljednje vrijeme, kada se pojavilo mnogo 3D printera, oni se koriste za

konstrukcija posebno kritičnih proizvoda sa povećanim zahtjevima za preciznošću i završnom obradom, prvenstveno za proizvodnju Quick-Cast - i master-

modeli. A za druge svrhe, na primjer, dizajn dizajna, koriste se jeftinije tehnologije. Trošak potrošnog materijala je relativno visok - 200 ... 300 €, ali uporediv sa troškovima modela materijala drugih kompanija. Vrijeme

Izrada modela zavisi od opterećenja radne platforme, kao i od koraka izgradnje, ali u proseku 4-7 mm na sat po visini modela. Mašina može da gradi

modeli sa debljinom zida od 0,1 ... 0,2 mm.

DLP tehnologija

Programer ove tehnologije je međunarodna kompanija Envisiontec, koji se može pripisati novopridošlicama na AF tržištu, svoje prve automobile pustila je u prodaju u

2003. Porodica Envisiontec Perfactory koristi original

DLP - Digital Light Processing Technology. Njegova suština leži u formiranju

nazvana "maska" svake trenutne sekcije modela projektovane na radnju

Perfactory EXEDE

Envisiontec Models i odljevci dijelova motora, aluminij

platformu kroz poseban sistem veoma malih ogledala koristeći reflektor visokog intenziteta svetlosti. Oblikovanje i osvjetljenje vidljivim svjetlom

svaki sloj se javlja relativno brzo - 3 ... 5 sekundi. Dakle, ako se u SLA-mašinama koristi “tačkasti” princip osvjetljenja, onda je to u Envisiontec mašinama “površinski”, odnosno osvjetljava se cijela površina sloja. Ovo

vrlo objasnjeno velika brzina građevinski modeli - prosječna visina 25 mm na sat sa debljinom sloja od 0,05 mm. Potporni materijal je isti kao

glavni materijal je akrilni fotopolimer.

Envisiontec modeli se koriste na isti način kao i SLA modeli - kao glavni obrasci i obrasci izgaranja. Kvalitet modela je veoma visok,

međutim, inferioran je u odnosu na SLA modele u pogledu tačnosti. To je uglavnom zbog upotrebe epoksidnih fotopolimera koji se ne smanjuju niskog skupljanja, kao u mašinama 3D Systems, već akrila,

koji imaju značajno veći, skoro red veličine - 0,6%, koeficijent skupljanja tokom polimerizacije. Međutim, prednost je dovoljno visoka preciznost i obrada površine, čvrstoća, lakoća rukovanja s vrlo

umjeren (u poređenju sa stereolitografijom) trošak. Nesumnjiva prednost Envisiontec tehnologije je velika brzina izgradnje

modela i, posljedično, performansi RP-mašine.

Nedavno je NAMI održao

eksperimenti koji su generalno pokazali dobro izgaranje modela, nisko

sadržaj pepela. Primljeni su

kvalitetni odljevci automobilskih dijelova kako vakuum lijevanjem aluminija u gipsane kalupe, tako i

atmosfersko livenje gvožđa

perspektivan i efikasan za potrebe livnice, a ne samo za istraživanje i razvoj. Vrijeme (uzimajući u obzir pripremne i završne radnje) izgradnje dijelova prikazanih na slici - ulazna cijev visine

Prijemnik visine 32 mm i 100 mm je 1,5 i 5 sati

respektivno. Dok na uporedivoj veličini

SLA-mašina Viper (3D Systems.) takvi modeli su napravljeni

bilo bi najmanje 5,5 i 16 sati.

Za industrijsku primjenu, mašine serije Extrim i EXEDE su od interesa. Ove mašine

pozicioniran kao AF - mašine za industrijsku serijsku proizvodnju master modela i modela za livenje metala na spaljene modele, kao i

mašine visokih performansi za servisne biroe specijalizovane za pružanje usluga u oblasti aditivnih tehnologija. Extreme Machine ima jedan digitalni reflektor sa

rezolucija 1400x1050 piksela, EXEDE - dva reflektora. Efikasan rad

građevinska zona i debljina građevinskog sloja se kontrolišu promenom sočiva optičkog sistema.

Karakteristika mašina serije Extrim i EXEDE je da, za razliku od drugih tehnologija, koristi ne diskretno, korak po korak, već kontinuirano kretanje.

Do danas postoji mnogo tehnologija za kreiranje stvarnih objekata iz 3D modela. Najčešća i najpovoljnija tehnologija je štampanje plastike (FDM tehnologija).
U našem članku dajemo klasifikaciju tehnologija tiska i opisujemo svaku od njih.

Trenutno su tehnologije 3D štampanja podijeljene u 4 glavne kategorije:

1. Ekstruzija - ekstruzija rastopljenog materijala;
2. Fotopolimerizacija - očvršćavanje polimera UV ili laserskim zračenjem.
3. Štampanje sinterovanjem i topljenjem materijala
4. Laminacija - lijepljenje slojeva materijala sa naknadnim rezanjem;

Osim toga, postoje i druge tehnologije koje ne spadaju u gore navedene kategorije, o njima ćemo govoriti na kraju ovog članka.

1. 1. ekstruzija materijala

1.1. Modeliranjemetodaizlaganje na površinu(Modeliranje spojenog taloženja, FDM)

Najčešća tehnologija 3D štampe, posebno među ličnim i desktop 3D štampačima.

Tehnologija radi na principu taloženja materijala u slojevima. Plastični ili metalni konci se odmotaju iz rolne (kartridža) i ubacuju u glavu štampača (ekstruder). Ekstruder zagrijava filamente do tekućeg stanja i istiskuje materijal kroz mlaznicu, krećući se u horizontalnom i vertikalnom smjeru, sloj po sloj formirajući objekt.

Prednosti tehnologije FDM 3D štampanja

• . brzina i lakoća izrade modela
• . dostupnost;
• . sigurnost , ekološka prihvatljivost i netoksičnost većine materijala;
• . tačnost konstrukcije;
• . jednostavnost upotrebe i održavanja;
• . čvrstoća dijelova;
• . jednostavnost odlaganja.

Štampani materijal: Termoplastika (PLA, ABS, PVA, HIPS, itd.), metali i legure niskog topljenja, jestivi materijali(čokolada, itd.)

1.2. Modeliranje raspršivanjem praćeno mljevenjem slojeva (Drop On Demand Jet, DODJet)

Ova tehnologija 3D štampe također koristi dvije vrste materijala - materijal za modele i materijal za podršku.

Glava za štampanje raspršuje oba tipa istovremeno« potrošni materijal." Zatim posebna glava za glodanje hladi prskani sloj i mehanički ga obrađuje. DODJet tehnologija vam omogućava da pravite visoko precizne modele sa apsolutno glatkom površinom. Budući da do prskanja radnog sloja dolazi zbog mehanički pokretne glave, tada brzina izrade prototipa u velikoj meri zavisi od složenosti štampanog modela.

Štampani materijal: Vosak za livenje

1. 2. fotopolimerizacija

2.1. Laserska stereolitografija (Laserstereolitografija,SLA)

Tehnologiju je izumio Charles Hull. Dobivši patent za to, Hull je osnovao 3D Systems, koja ostaje vodećaproizvođač SLA mašine.

Tehnologija uključuje korištenje posebnog fotopolimera - fotoosjetljive smole kao materijala za model. Osnova ovog procesa je ultraljubičasti laser, koji uzastopno prenosi poprečne presjeke modela na površinu posude fotoosjetljivom smolom. Fotopolimer se stvrdne samo na mestu gde je laserski snop prošao. Zatim se na stvrdnuti sloj nanosi novi sloj smole i laserom se iscrtava nova kontura. Proces se ponavlja do završetka izgradnje modela. Stereolitografija je najpopularnija tehnologija brze izrade prototipa za visokoprecizne modele. Pokriva gotovo sve grane materijalne proizvodnje od medicine do teškog inženjeringa. SLA tehnologija vam omogućava da brzo i precizno izgradite model proizvoda gotovo bilo koje veličine. Kvaliteta površina ovisi o koraku izgradnje. Moderne mašine pružaju korak konstrukcije od 0,025 - 0,15 mm.

SLA tehnologija daje najbolji rezultat pri izradi master modela za naknadnu proizvodnju silikonskih kalupa i livenje polimernih smola u njih, a koristi se i za uzgoj majstorskih modela nakita.

Štampani materijal: Fotopolimerna smola

2.2. Digitalnotretmansvjetlo(Digitalna obrada svjetla, DLP)

Analog SLA tehnologije. Za razliku od tradicionalne tehnologije, stereolitografija, pomoću ultraljubičastog lasera za skeniranje, da se tečni materijal napravi čvrstim, DLP štampač radi na sličnom principu, međutim koristi DLP projektor , što utiče na svaki sloj. Čim se prvi sloj stvrdne na platformi, platforma ide malo dublje u rezervoar smole, a reflektor osvetljava novu sliku, da očvrsne sledeći sloj.

Štampani materijal: Tečna smola

2.3. TehnologijaMJM (Multi-Jet-Modeling)

Tehnologiju je razvio i patentirao 3D Systems.

MJM, tehnologija 3D štampanja, zasnovana je na sloju po sloju sekcije CAD datoteke u horizontalne slojeve, koji se uzastopno šalju na 3D štampač. Svaki sloj formira glava za štampanje, koja, kroz grupu mlaznica, oslobađa ili otopljeni (temperatura oko 80 C) fotopolimer ili otopljeni vosak na horizontalnu pokretnu platformu. Fotopolimer ili vosak se topi u sistemu za snabdevanje materijalom pre nego što stigne do glave štampača. Ako se 3D štampa vrši od fotopolimera, tada se nakon štampanja svakog sloja platforma na kojoj se sloj uzgaja pomiče iza glave za štampanje pod ultraljubičastom lampom. Bljesak ultraljubičaste lampe uzrokuje reakciju fotopolimera, zbog čega se materijal stvrdne. Nakon toga, platforma se vraća ispod glave za štampanje i ciklus formiranja sloja se ponavlja. Glava za štampanje formira novi sloj. Karakteristike MJM tehnologije je mogućnost reprodukcije 3D modela sa visokom preciznošću. Proces 3D štampanja koristi pomoćni materijal: vosak (isporučuje se u zasebnim kertridžima). Ako je 3D štampa napravljena od fotopolimera, onda se nosivi materijal uklanja visokom temperaturom: dio sa podlogom stavlja se u pećnicu na temperaturi od ~60 C. Ako se 3D štampa radi od voska, tada se podloga uklanja upotrebom specijalnog rastvora.

Također je važno da se u ljepilo mogu dodati boje, pa je stoga moguće dobiti ne samo trodimenzionalni model, već i višebojni.

Štampani materijal: Fotopolimerna smola, akrilna plastika, vosak za livenje

2.4. Polyjet tehnologija (PolyJet, PJET)

Predstavljen 2000. godine od strane Objet, koju je zatim kupio Stratasys 2012.

PolyJet 3D štampanje je slično inkjet štampa dokumenata, ali umesto ink-to-paper inkjet, PolyJet 3D štampači emituju mlazove tečnog fotopolimera koji formira slojeve na ležištu za izradu i trenutno se fiksira UV svetlom. Tanki slojevi se polažu uzastopno i formiraju precizan trodimenzionalni model ili prototip. Modeli su spremni za upotrebu odmah nakon uklanjanja sa 3D štampača, nije potrebno dodatno pričvršćivanje. Pored odabranog materijala za izradu, 3D štampač takođe ispušta gelasti potporni materijal dizajniran da podrži projekcije i složene geometrije. Lako se uklanja rukom ili vodom.

Tehnologija PolyJet 3D štampanja ima mnoge prednosti za brzu izradu prototipa, proizvodeći zapanjujuće fine detalje i glatke površine brzo i precizno. Tehnologija koristi širok spektar materijala, uključujući krute neprozirne materijale u stotinama živih boja, prozirne i obojene prozirne tonove, fleksibilne elastične materijale i specijalizirane fotopolimere za 3D štampu u stomatološkoj, medicinskoj i industriji široke potrošnje.

Štampani materijal: Fotopolimerna smola

1. 3. Štampanje sinterovanjem i topljenjem materijala

3.1. Selektivno lasersko sinterovanje (SLS)

SLS metodu je izmislio Carl Descartes(Carl Deckard) 1986

Koristeći ovu tehnologiju, modeli se kreiraju od praškastih materijala zbog efekta sinterovanja pomoću energije laserskog snopa. Za razliku od SLA procesa, u ovom slučaju laserski snop nije izvor svjetlosti, već izvor topline. Dolazeći na tanak sloj praha, laserski snop sinteruje njegove čestice i formira čvrstu masu, u skladu sa geometrijom dela. Kao materijali koriste se poliamid, polistiren, pijesak i neki metalni prah. Značajna prednost SLS procesa je odsustvo takozvanih oslonaca pri izgradnji modela. U SLA i MJM procesima, pri izradi prepuštenih elemenata dijela, koriste se posebni oslonci za zaštitu svježe izgrađenih tankih slojeva modela od urušavanja. U SLS procesu takvi nosači nisu potrebni, jer se izgradnja izvodi u homogenoj masi praha. Kada je napravljen, model se izdvaja iz niza praha i čisti.

Vodeći proizvođači SLS mašine su Concept Laser (Nemačka), 3D Systems (SAD) i EOS GmbH (Nemačka).

Štampani materijal: termoplastika, metalni prah, keramički prah, stakleni prah

3.2. Direktno lasersko topljenje metala(Direktno selektivno lasersko topljenje metala, SLM)

Varijacija SLS tehnologije. Materijal su metali i legure u obliku praha. Za štampu su dostupni sljedeći metali i legure: čelik, nehrđajući čelik, alatni čelik, aluminijum, legura kobalt-hrom, titanijum.

Tanki slojevi visokokvalitetnog metalnog praha ravnomjerno su raspoređeni pomoću posebnog mehanizma za premazivanje, platforma na kojoj se nalazi prah može se spustiti okomito. Cijeli proces se odvija unutar komore koja održava čvrstu kontrolu atmosferskih inertnih plinova kao što su argon, dušik i kisik ispod 500 ppm. Svaki sloj se zatim formira selektivnim izlaganjem površine praha laserima pomoću dva visokofrekventna skenera X i Y osi. Proces se ponavlja sloj po sloj dok se dio ne završi.

Štampani materijal: Gotovo svaka legura metala u granuliranom/zdrobljenom/praškastom obliku

3.3. Eelektronski snop topljenje (Electron Beam Melting,EBM)

Ovu tehnologiju je razvio Arcam AB u Švedskoj.

Tehnologija je proizvodnja dijelova topljenjem metalnog praha nanesenog sloj po sloj uz pomoć snažnog snopa elektrona u vakuumu. Za razliku od nekih metoda sinterovanja metala, dijelovi se dobijaju bez šupljina, vrlo čvrsti.

Tehnologija omogućava proizvodnju dijelova bilo kojeg geometrijskog oblika s parametrima korištenog materijala. EBM mašina čita podatke iz 3D modela, koji se obično nalaze u CAD datoteci, i uzastopno ih gradi sloj po sloj. Ovi slojevi su međusobno spojeni pomoću kompjuterski kontrolisanog snopa elektrona. Na taj način on gradi cijele dijelove. Proces se odvija u vakuumu, što ga čini pogodnim za proizvodnju dijelova od materijala koji su vrlo osjetljivi na kisik, poput titanijuma.

Važna prednost je što je prah čist završni materijal bez ikakvih punila. Dakle, ne morate da podvrgavate štampani deo dodatnoj termičkoj obradi.

EBM radi na temperaturama obično između 700 i 1000 ° C. Dijelovi su spremni gotovo odmah nakon hlađenja.

Legure titana, kao što je gore navedeno, lako se obrađuju ovom tehnologijom, što ga čini pogodnim izborom za tržište medicinskih implantata.

Štampani materijal: legure titana

3.4. Selektivno toplotno sinterovanjesinterovanje)

Analog selektivnog laserskog sinterovanja(SLS), ali ova tehnologija koristi pravilno usmjerenu toplinu umjesto visokopreciznog lasera. Posebna lampa je prekrivena maskom, i time postaje moguće selektivno uticati na izvorni materijal.

Kako bi se omogućio protok topline, ova tehnologija koristi posebne ultraljubičaste lampe. Jedna od glavnih prednosti je ta što je za datu valnu dužinu infracrvenog zračenja moguće odabrati 2 vrste materijala: jedan će prenositi toplinu, a drugi reflektirati. Takođe, jedno od glavnih svojstava IR zračenja je mogućnost odabira talasne dužine na kojoj će određeni materijal apsorbovati ili reflektovati sve zračenje.

Zanimljivo je da se jedan sloj od 100 mikrona (0,1 mm) štampa za samo 1-2 sekunde. Ova tehnologija je pravi proboj u brzoj štampi. Važno je naglasiti da se model formira od pudera, a sav neiskorišćen puder se može ponovo koristiti.

Ova tehnologija vam omogućava da proizvodite modele najsloženijih geometrijskih oblika, a također vam omogućava da istovremeno ispisujete nekoliko dijelova.

Štampani materijal: Termoplastični prah

3.5. Raspodjela ljepila na gipsanom prahu sloj po sloj (3d štampa u sloju praha i inkjet glava, 3D štampa na bazi gipsa, 3DP)

3DP je specifična tehnologija aditivne proizvodnje, baziran na upotrebi praha i veziva. Ovu tehnologiju su 1993. patentirali Eli Sachs i Mike Cima sa Massachusetts Institute of Technology.(MIT) i prodat 1995. Z Corporation, što zauzvrat je kupio 3D Systems u januaru 2012.

3DP koristi metodu proizvodnje praha sličnu SLS-u, ali umjesto sinterovanja ili topljenja praha, koristi vezivo (ljepilo) koje se ubrizgava u prah. U ove svrhe koristi se glava za štampanje slična glavi inkjet 3D štampača.

Tehnologija je vrlo jednostavna: postoji sloj praha, glava za štampanje prelazi preko njega i selektivno (prema obliku preseka) nanosi posebnu tečnost za vezivanje. Svježi sloj pudera se razlije po cijeloj površini modela i postupak se ponavlja. Kada je model završen, nevezani prah se automatski uklanja.

Štampani materijal: Gips, kompozit na bazi gipsa, gipsani prah

1. 4. Proizvodnja predmeta pomoću laminacije (Laminated Object Manufacturing, LOM)

U ovoj tehnologiji, model je napravljen od tankih slojeva polimernog filma. Prethodno je svaki sloj budućeg proizvoda izrezan iz radnog materijala laserom ili mehaničkim rezačem. Gotovi oblici slojeva postavljaju se po propisanom redoslijedu i lijepe zajedno. Slojevito povezivanje može se dogoditi na različite načine - korištenjem lokalnog grijanja, pritiskom pod pritiskom ili konvencionalnim hemijskim vezivanjem.

Štampani materijal: Papir, metalna folija, plastična folija

1. 3DpečatodMcor Technologies

Novonastala tehnologija, koji vam omogućava da štampate proizvode sa običnog A4 papira. Rezač od tvrdog čelika izrezuje svaki sloj budućeg modela s lista papira. Zatim se slojevi lijepe običnim klerikalnim ljepilom na vodenoj bazi. Ovu tehnologiju štampanja koristi inovativni MATRIX 3000 3D štampač.

Štampani materijal: standardni kancelarijski papir

1. Izrada kontura (CC)

Tehnologiju je izumio profesor Behrokh Khoshnevis(Behrokh Khoshnevis sa Univerziteta Južne Kalifornije CC je građevinska tehnologija koju 3D štampači ne koriste. Uređaj za štampanje više liči na portalnu dizalicu. Umjesto višetonske udice, koji ima glavu za prskanje betona sa ugrađenim pneumatskim formiračima površina. Trenutačno stvrdnjavajući betonski malter sloj po sloj nanosi se na podnožje kuće. Zidovi, zajedno sa otvorima, ventilacionih otvora, dimnjaci u pravom smislu te riječi rastu pred našim očima. Na erekciju udubljenja« kutije" jedne vikendice površine 100 kvadratnih metara potrebno je oko osam sati neprekidnog rada.

Štampani materijal: betonska mješavina

Kolege, danas ćemo pričati o bolovima!

Naime, kako neki prodavači 3D štampača pokušavaju da vam prodaju svoj proizvod mimo ili milja....

Prvo, hajde da pričamo o dve najčešće 3D tehnologije štampanja: DLP i SLA, ovo su najčešći 3D štampači u stomatologiji.

Na stomatološkom tržištu danas su štampači koji koriste DLP i SLA tehnologije štampanja najpopularniji, koja je razlika između ove dvije tehnologije?

I jedni i drugi (DLP i SLA) koriste „tečnu plastiku“ kao sirovinu za štampanje, drugim riječima, fotopolimer koji se polimerizira i poprima čvrsti oblik pod utjecajem UV zračenja.

malo istorije:

Pioniri u razvoju dentalne 3D štampe i stvaranju širokog spektra biokompatibilnih polimera su holandska kompanija Nextdent, ranije svima poznata kao Vertex.

Ove zime, videći veliki potencijal ovih biokompatibilnih materijala, Nextdent je kupio otac 3D štampe, 3D gigant, američka kompanija 3D Systems.

Nije lako dobiti certifikat za biokompatibilne materijale, pa Nextdent fotopolimere kupuju druge kompanije i prodaju pod svojim različitim brendovima: Formlabs, Novux i drugi.

Sada se vratimo na tehnologije 3D štampanja.

DLP. Princip štampe:

Program koji dolazi uz štampač razbija odštampani objekat u slojeve zadate debljine.

Fotopolimer (materijal za štampanje) se ulijeva u kadu štampača sa prozirnim dnom.

Radni sto tone na samo dno kade, povlačeći se od dna do jednog (prvog) sloja našeg objekta (u ovom „udubljenju“ nalazi se tečni fotopolimer).

Projektor koji se nalazi ispod kade projektuje sliku prvog sloja na dno kade, a zahvaljujući UV zračenju zamrzava se samo plastika na koju je pala slika sa projektora.

Ovako naš štampani predmet raste sloj po sloj, bilo da se radi o modelu čeljusti ili privremenoj krunici. SLA. Princip štampe: Princip štampe je sličan, ali s tom razlikom što se ne projektuje ceo sloj, već kroz svaku tačku objekta brzo prolazi laserski snop koji polimerizuje tečni fotopolimer (materijal)

Kupcu često nije lako razumjeti sva svojstva 3D štampača i njegovih materijala, ali postoji jedan jasan pokazatelj kojim se gotovo svi vode. I naravno, ovaj indikator uglavnom igraju prodavci 3D štampača.

Jeste li već pogodili koji je njihov glavni argument kada vam prodaju svoj štampač?

Print Accuracy!

Hajdemo onda da se pozabavimo ovim popularnim parametrom, koji je namjerno ili zbog nekompetentnosti izvrnut u jednom ili drugom smjeru.

Preciznost ispisa.

Ovaj parametar zavisi od mnogih faktora, štaviše, ne samo od štampača, već i od materijala i okoline.

Kako to zavisi od materijala?

Što je materijal neprozirniji (ispunjen pigmentima i svjetlosnim blokatorima), to će proizvodi odštampani od njega biti precizniji. To je zbog odsustva raspršivanja svjetlosti tijekom tiska i polimerizacije materijala u blizini modela.

Kako to zavisi od okoline?

Kada štampate fotopolimerom, važno je kontrolisati njegovu temperaturu tokom štampe.

Tokom polimerizacije, u DLP štampačima se stvara mnogo toplote.

Kako visoka temperatura utiče na štampanje?

Vrlo jednostavno, hemijska reakcija je ubrzana i postoji previše struje da bi se materijal polimerizirao.

Povećava se rizik od polimerizacije graničnog sloja modela (pretjerano izlaganje plastici), odnosno povećanje njegove veličine, drugim riječima, gubitak točnosti.

U SLA štampačima to nije tako strašno, budući da laser ima manju snagu (generira manje toplote), zapremina kupke za materijal je obično mnogo veća (nego kod DLP štampača), što dovodi do činjenice da fotopolimer u kadi se sporije zagrijava i nema opasnosti od pregrijavanja.

Zbog toga SLA štampa traje malo duže, ali nema opasnosti od pregrevanja i gubitka tačnosti, kao kod DLP štampača.

Dakle, da biste dobili što preciznije odštampan proizvod, a da vam je vruće u prostoriji, kontrolirajte temperaturu upotrijebljenog polimera.

Hladno - takođe ne najbolja opcija jer medij možda nema dovoljno svjetla, neće prianjati za sto za ispis i morat ćete prethodno zagrijati medij i započeti cijeli proces ispisa ispočetka.

Naravno, mučenje sa zagrijanim materijalom nije baš zgodno!

Ali ako vaš štampač ima funkciju automatskog zagrevanja materijala, nećete morati da se bavite time ručno.

1

Razmatran je način dobijanja master modela (RP-prototipova) sintezom sloj-po-sloj za livenje na modelima sagorevanja metodom sterolitografije korišćenjem tehnologije Digital Light Processing. Utvrđena je mogućnost dobijanja modela sa unutrašnjom podesivom ćelijskom strukturom u obliku tipične Wigner–Seitz elementarne ćelije. Kao polazni materijal korišten je umreženi fotoosjetljivi polimer Envisiontec SI500. U ovom radu dizajniran je kompjuterski 3D model u STL formatu i dobijen je prototip koji je ljuska ispunjena podesivom ćelijskom strukturom. Određeni su optimalni režimi osvjetljenja i debljina osvijetljenog sloja uzorka, uz pomoć kojih je moguće kontrolisati dimenzije mostova ćelijske strukture. Prisutnost u modelu strukture u obliku niza ćelija u budućnosti će značajno smanjiti količinu korištenog materijala i smanjiti pritisak na keramičku školjku kada se ona ukloni.

digitalna obrada svjetlosti

modeli sinteze

struktura saća

fotopolimer

master model

1. Vasiljev V.A., Morozov V.V. Izrada čeličnih odlivaka prema fotopolimernim modelima spaljivanjem u kalupu / Int. NTC " Contemporary Issues metalurške proizvodnje”. Sat. rad. - Volgograd. 2002. - S. 336-337.

2. Vasiliev V.A., Morozov V.V., Shiganov I.N. Korištenje metoda slojevitog formiranja trodimenzionalnih objekata u ljevaonici// Vestnik mashinostroeniya. 2001. - br. 2. - S. 4–11.

3. Evseev A.V. Operativno formiranje trodimenzionalnih objekata laserskom stereolitografijom [Tekst] / A.V. Evseev, V.S. Kamaev, E.V. Kotsyuba i drugi // Sat. Zbornik radova IPLIT RAS. – str. 26–39.

4. Zlenko M.A. Aditivne tehnologije u mašinstvu [ Elektronski resurs]: tutorial za univerzitete na smeru za obuku mastera "Tehnološke mašine i oprema" / M.A. Zlenko, A.A. Popović, I.N. Mutylin. [SPb., 2013] URL: http://dl.unilib.neva.ru/dl/2/3548.pdf

5. Zlenko M. Tehnologije brze izrade prototipova - sloj po sloj sinteza fizičke kopije zasnovane na 3D CAD modelu // CAD/CAM/CAE Observer. 2003. br. 2 (11). str. 2–9.

6. Skorodumov S.V. Tehnologije sinteze sloj-po-sloj za kreiranje trodimenzionalnih modela za proizvodnju blankova. // Bilten mašinstva. - 1998. - br. 1. - S. 20–25.

7.S.O. Onuh., Y.Y. Yusuf. Tehnologija brze izrade prototipa: primjene i prednosti za brzi razvoj proizvoda. // Journal of Intelligent Manufacturing. 1999.V.10.PP. 301 - 311.

Moderni 3D sistemi kompjuterskog dizajna mogu značajno smanjiti vrijeme i troškove utrošene na razvoj i dizajn novih dijelova. Prelazak na digitalni opis proizvoda - CAD i rezultirajuću RP tehnologiju (rapid prototyping RP technology) revolucionirao je livnu industriju, posebno u visokotehnološkim industrijama - avijaciji i svemirskoj industriji, nuklearnoj industriji, medicini i instrumentaciji. tradicionalne tehnologije, upotreba novih Metode za dobijanje modela sinteze livenja zahvaljujući tehnologijama sinteze fotopolimernog materijala sloj po sloj omogućile su radikalno smanjenje vremena za stvaranje novih proizvoda, poboljšanje kvaliteta i točnosti livenih delova i smanjenje odbacivanja.

Najšire, RP prototipovi se koriste kao uzorci livenja u livnicama za proizvodnju visoko preciznih i geometrijski složenih metalnih odlivaka. Upotreba RP-modela kao modela sagorevanja u procesima livenja omogućava dobijanje geometrijski složenih metalnih odlivaka sa tačnošću od najmanje 12 kvaliteta i hrapavosti površine u proseku od 7Ra. Međutim, korištenje sinteznih modela (RP prototipova) često je praćeno pucanjem i naknadnim uništavanjem kalupa za odljevak u fazi visokotemperaturnog uklanjanja mase modela.

Glavni razlog uništenja keramičkih kalupa u procesu uklanjanja injekcijskog modela povezan je s razlikom u termomehaničkim svojstvima keramičke ljuske i materijala prototipa. Jedan od načina smanjenja kontaktnih naprezanja između modela odljevka i keramičkog kalupa u procesu termičkog izlaganja je zamjena monolitnog modela modelom ekvivalentnog oblika, a to je školjka sa ćelijskim punilom unutrašnje šupljine kao noseći okvir koji sprečava gubitak stabilnosti školjke od efekata zaostalih naprezanja. Dizajn ovakvih modela sinteze uključuje izbor oblika i geometrijskih parametara ćelije, koji s jedne strane osiguravaju minimalan nivo kontaktnih naprezanja, as druge strane održavaju specificirane parametre tačnosti polimernog modela. tokom procesa proizvodnje i oblikovanja.

Svrha ovog rada je proučavanje mogućnosti dobijanja RP prototipova sa unutrašnjom podesivom strukturom u obliku ćelija tipa Wigner-Seitz.

Materijali i metode istraživanja

Početni materijal je Envisiontec SI500 umreženi polimer, koji se koristi u procesu stereolitografije. Za dobijanje prototipova sa podesivom unutrašnjom strukturom koristili smo se u ovom radu tehnološki proces stereolitografija, čija je shema prikazana na slici 1. Glavna razlika od klasične stereolitografije je odstupanje od upotrebe šeme sa laserom za pokretanje reakcije fotopolimerizacije i njena zamjena s nekoliko digitalnih video projektora koji koriste digitalnu obradu svjetla (DLP) tehnologije. Programer ove tehnologije je Enviziontec (Njemačka). Kao polazni materijal za izradu modela koristi se akrilni fotopolimer. Suština procesa je da se koristi „maska“ svakog trenutnog dela modela, projektovana na radnu platformu kroz poseban sistem veoma malih ogledala pomoću reflektora (koji sadrži dve lampe velike jačine svetlosti). Platforma se nakon osvjetljenja sloja spušta tačno do debljine sljedećeg sloja u kadu s tekućim polimerom. Formiranje i izlaganje svakog sloja vidljivoj svjetlosti odvija se relativno brzo. Ovo objašnjava veliku brzinu građenja modela (u prosjeku 1 cm na sat visine s korakom izgradnje od 50 µm).

Rice. 1. Šema rada stereolitografske mašine pomoću DLP tehnologije: 1 - projektor; 2 - fotomaska; 3 - mehanizam za poravnanje polimera; 4 - kupka sa tečnim polimerom; 5 - spuštena baza; 6 - model osušenog polimera

Kada se koristi korak od 25 μm, na modelima praktički nema koraka od slojeva, tipičnih za sve tehnologije sinteze sloj po sloj. Ova mogućnost omogućava dobijanje proizvoda visokog kvaliteta površine sa hrapavošću do Ra0,1 i preciznošću dimenzija do 0,1 mm.

Rezultati istraživanja i diskusija

Envisiontec Perfactory XEDE je korišten za proizvodnju prototipova sa unutrašnjom podesivom strukturom. Izvedeni su radovi na modeliranju uzorka, koji je školjka debljine stijenke 0,5 mm, ispunjena ćelijskom podesivom strukturom (sl. 3). Za popunjavanje unutrašnjeg volumena uzorka korištena je elementarna jedinična ćelija Wigner-Seitz, koja je niz u STL datoteci. Eksperimenti su izvedeni pri različitim parametrima vremena ekspozicije uzorka svakog sljedećeg polimerizirajućeg sloja od 6,5 do 18 s.

Rice. 3. CAD model kocke ljuske ispunjene saćastom strukturom

Kao rezultat obavljenog rada, dobiven je prototip s debljinom stijenke ljuske od 0,5 mm, ispunjen ćelijskom strukturom od fotopolimernog materijala SI500 (slika 4). Vrijeme ekspozicije svakog sloja je 18 s (i školjka i ćelijska struktura sa debljinom mosta od 0,5 mm).

Rice. četiri. Prototip sa organizovanom ćelijskom strukturom

Variranjem parametara osvjetljenja sloja polimerizirajućeg materijala moguće je dobiti ćelije s debljinom mosta u rasponu veličina od 0,12 do 0,5 mm.

Zaključak

Utvrđena je tehnološka mogućnost razvoja tehnologije za dobijanje složenih geometrijskih objekata sa unutrašnjom podesivom ćelijskom strukturom. Potencijalna primjena ove tehnologije moguća je u industriji ljevaonice, odnosno u livenju na izgorjelim uzorcima. Zamjenom monolitnog master modela modelom koji predstavlja školjku s unutrašnjom podesivom strukturom u obliku ćelija, moguće je smanjiti pritisak izgorjele modelne kompozicije na keramički kalup odabirom debljine ljuske, oblika i veličine ljuske. ćelije.

Recenzenti:

Sirotenko L.D., doktor tehničkih nauka, profesor, Permski nacionalni istraživački politehnički univerzitet, Perm;

Khanov A.M., doktor tehničkih nauka, profesor, Permski nacionalni istraživački politehnički univerzitet, Perm.

Bibliografska veza

Šumkov A.A. STVARANJE MASTER MODELA SLOJJOJNOM SINTEZOM FOTOPOLIMERA // Savremeni problemi nauke i obrazovanja. - 2015. - br. 2-1.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=20538 (datum pristupa: 01.02.2020.). Predstavljamo Vam časopise koje izdaje izdavačka kuća "Akademija prirodne istorije"

Mnogi zlatari u svom radu uspješno koriste softverski upravljane glodalice koje melju voskove za livenje, a neke uređaje - i odmah metalne dijelove. U ovom članku ćemo pogledati 3D štampanje kao alternativu i dodatak ovom procesu.

Brzina

Prilikom izrade dijela u jednoj kopiji, CNC glodalica pobjeđuje u brzini - rezač mašine se kreće brzinom do 2000-5000 mm/min, a tamo gdje se glodalica može nositi s tim za 15 minuta, štampač može ispisati dio do sat i po, ponekad i više.

Ovo važi, međutim, samo za jednostavne i glatke proizvode, kao što je burma jednostavnog oblika i bez šare, koji ne zahtevaju visok kvalitet površine, jer. lako se brzo poliraju. Ruter reže složene proizvode jednako sporo kao što ih štampa 3D štampač, a često i duže - vreme obrade može doseći i do šest sati.

Fotografija @ FormlabsJp

Prilikom kreiranja serije proizvoda odjednom, situacija se dramatično mijenja - u jednom prolazu, pisač može ispisati punu platformu šablona - ovo je platforma (na primjer, pisač Form 2) 145x145 mm, i tamo se uklapaju , zavisno od veličine modela, do 35 komada. Sa brzinom štampe od 10-30 mm/sat (i štampa u slojevima, odmah po celoj površini platforme), ovo daje primetnu prednost u odnosu na ruter koji izrezuje samo jedan po jedan model - ovo je ili jedan složeni dio, ili nekoliko jednostavnih, ravnih, od jednog cilindričnog voštanog blanka.

Osim toga, 3D štampač može odjednom ispisati stablo modela za livenje, bez potrebe da se sastavlja od zasebnih praznina. Ovo takođe štedi vreme.

Fotografija @ 3d_cast

Tačnost i kvalitet

Tačnost pozicioniranja rezača u CNC mašinama dostiže 0,001 mm, što je više nego kod 3D štampača. Kvalitet površinske obrade glodalom zavisi i od veličine samog glodala, a radijus vrha rezača je najmanje 0,05 mm, ali se kretanje glodala podešava programski, obično je korak od trećine ili polovina rezača, odnosno - svi prijelazi su izglađeni.

Fotografija @ freemanwax

Debljina sloja pri štampanju na Formu 2, najpopularnijem, ali daleko od najpreciznijeg štampača, a samim tim i vertikalna tačnost, je 0,025 mm, što je polovina prečnika vrha bilo kog rezača. Njegov prečnik snopa je 0,14 mm, što smanjuje rezoluciju, ali i omogućava glatku površinu.

Fotografija @ landofnaud

Općenito, kvaliteta proizvoda dobivena na fotopolimernom štampaču i vrhu glodalice uporedivi. U nekim slučajevima, na jednostavnim oblicima, kvaliteta brušenog dijela bit će veća. Sa složenošću formi, priča je drugačija - 3D štampač je u stanju da odštampa nešto što nijedan ruter nikada neće izrezati, zbog ograničenja dizajna.

Ekonomija

Fotopolimeri koji se koriste u stereolitografskim štampačima skuplji su od običnog voska za nakit. Veliki komadi voska nakon glodalice mogu se pretopiti u nove blankove, iako je to i vrijeme i dodatni koraci, ali i ušteda. Mljeveni vosak je jeftiniji, u smislu cijene svakog pojedinačnog proizvoda iste zapremine.

Vosak nije jedini potrošni materijal u radu glodala, rezači se također postupno troše i zahtijevaju zamjenu, traju 1-2 mjeseca intenzivnog rada, ali to ne smanjuje uvelike razmak.

Rad glodala, u smislu cijene proizvedenih proizvoda, jeftiniji je.

Fotografija @ 3DHub.gr

Pogodnost i mogućnosti

Specifičnost glodanja je takva da čak i na petoosnoj mašini, glodalo je daleko od toga da svuda stigne. To prisiljava zlatare da kreiraju kompozitne modele od nekoliko dijelova, koje je potrebno zalemiti ili čak ručno doraditi. 3D štampač, sa druge strane, može da štampa model proizvoljno složenog oblika, uključujući unutrašnje šupljine i složene spojeve, u jednom prolazu.

Kako se ovo dešava?

Tiskani modeli su zalemljeni na voštanu bačvu, a zatim se dobivena struktura prelije gipsom ili posebnom otopinom, nakon čega se gotovi oblik zagrijava u peći, a zatim puni metalom.

Materijal voska izgara bez ostatka, omogućavajući metalu da zauzme sav prazan prostor i tačno ponovi oblik obratka.

Više detalja:

1. Proces livenja počinje štampanjem modela i standardnom postštamparskom obradom - odštampani deo se odvaja od nosača, pere, podvrgava sušenju u ultraljubičastom svetlu, po potrebi lagano polira.

2. Nadalje, proces je sličan onom koji se koristi za livenje pomoću konvencionalnih šablona. Praznine su zalemljene na voštanu kapiju, koja će ih držati u ispravnom položaju i stvoriti kanal za distribuciju metala.

Ako broj i veličina proizvoda dopuštaju, možete preskočiti ovaj korak - ako ispisujete proizvode zajedno sa sprutom u cjelini.

3. Sprue je fiksiran u tikvici za livenje. Ako je tikvica perforirana, rupe treba zatvoriti, na primjer, trakom za pakovanje.

4. Otopina za punjenje se miješa u proporcijama koje je odredio proizvođač.

Zatim se sipa u tikvicu sa sprutom unutra. Pažljivo sipajte da ne oštetite model i da ne pomerite jelku.

5. Tikvica se stavlja u vakuumsku komoru na najmanje 90 sekundi kako bi se uklonio sav zrak iz otopine. Zatim se prenosi na mjesto zaštićeno od vibracija, radi brzog očvršćavanja.

6. Posude za livenje se stavljaju u rernu, hladnu ili zagrejanu na 167ºC, a temperatura se postepeno podiže dok plastika modela potpuno ne izgori.

Predgrijavanje - predgrijavanje.

Ubacite bocu - stavite bocu u rernu.

Rampa - podići (promijeniti) temperaturu.

Držite - održavajte temperaturu (primjer: 3h = 3 sata)

7. Po završetku ovog procesa, metal se sipa u kalup.

8. Nakon izlivanja, kalup se ohladi, materijal za punjenje se ispere.

9. Ostaje samo ukloniti gotove proizvode, odvojiti ih i lagano polirati.

Fotografije proizvoda koje je napravio Top3DShop:

Zaključci:

Obje tehnologije imaju svoje prednosti i nedostatke. Ako zlatarska radionica već ima CNC glodalica, tada će se nositi s većinom zadataka za proizvodnju pojedinačnih primjeraka. Štaviše, ako se prave samo pojedinačne kopije i to ne baš često, tada mašina pobjeđuje ovdje i u brzini.

Ako nema zadatka za razvoj proizvodnje, povećanje obima posla, obrta sredstava, podizanje nivoa složenosti proizvoda, tada će 3D printer biti samo dodatno financijsko opterećenje.

Uz povećanje tempa i obima posla, uz stalno uvođenje novih modela, prednosti 3D štampača će odmah postati uočljive, u masovnoj proizvodnji razlika u brzini je ozbiljna. Štampač je teško precijeniti u brzoj izradi prototipa i proizvodnji serija blankova.

Ako preduzeće ispuni obje vrste narudžbi - i pojedinačne i serijske, bit će efikasnije i isplativije imati oba uređaja na farmi, za različite vrste poslova, oni će se organski nadopunjavati.

Oprema

Formlabs obrazac 2

Tehnologija: SLA

Radna komora: 145 x 145 x 175 mm

Debljina sloja: 25-100 mikrona

Fokus lasera: 140 µm

Snaga snopa: 250mW

Cijena: 320.000 rubalja

Form 2 je kompaktni stereolitografski 3D štampač koji se lako uklapa na vaš desktop.

Zbog svoje tačnosti (25-100 mikrona), veoma je popularan kod ortodonta i zlatara, jer može da štampa mnoge proizvode u jednoj sesiji.

Fotografija @ FormlabsJp

Fotopolimer za štampanje izgorelih modela košta 46.000 rubalja za uložak od 1 litra.

3D sistemi Projekt MJP 2500

Tehnologija: MJM

Radna komora: 295 x 211 x 142 mm

Rezolucija: 800 x 900 x 790 dpi

Debljina sloja: 32 mikrona

Cijena: 3.030.000 rubalja

Multi-jet štampač kompanije 3D Systems, dizajniran za štampanje oblikovanih blankova sa VisiJet materijalima i funkcionalnih delova sa plastikom.

MJP je inferiorniji od stereolitografskih štampača u smislu kompaktnosti - mnogo je veći i ne može se postaviti na radnu površinu, ali to se kompenzira brzinom štampe i većom radnom površinom.

3D sistemi ProJet MJP 3600W Maks

Tehnologija: MJM

Radna komora: 298 x 183 x 203 mm

Rezolucija: do 750 x 750 x 1600 DPI

Debljina sloja od: od 16 µm

Tačnost štampe: 10-50 mikrona

Cijena: 7.109.000 rubalja

ProJet 3600W Max je nadograđena verzija ProJet 3500 CPX, specijalizovanog 3D štampača za štampanje livenog voska. Ovo su industrijski 3D štampači koji se koriste u fabrikama u neprekidnom radu, sa velikom platformom i visokim performansama. Štampači ove serije koriste tehnologiju multi-jet modeliranja (Multi Jet Modeling, MJM), što povećava brzinu rada i omogućava korištenje VisiJet materijala posebno dizajniranih za to.

Tehnologija: DLP (digitalna obrada svjetla)

Površina za štampu: 120×67,5×150 mm

Debljina sloja: 25-50 µm (0,025/0,05 mm)

Rezolucija: 62,5 µm (0,0625 mm)

Cijena: od 275.000 rubalja

Hunter je novi DLP 3D printer iz Flashforgea. DLP je stereolitografska tehnologija koja koristi projektor umjesto lasera.

Ova tehnologija ima svoje prednosti - DLP štampanje je brže i može dati velike detalje na ultramalim razmerama. S druge strane, DLP projekcija se sastoji od piksela, ako vam je potrebna savršeno glatka površina, bolje je odabrati SLA printer, na primjer Form 2.

Flashforge ​Hunter DLP 3D je kompatibilan sa trećom generacijom stereolitografskih smola, što korisniku pruža širok izbor materijala za štampanje.

Štampač koristi DLP modul sopstvenog dizajna proizvođača, čije su karakteristike optimizovane posebno za 3D štampanje. Ova komponenta ima veću linearnu tačnost od konvencionalnog DLP-a dizajniranog za potrošačke video projektore.

Wanhao Duplicator 7 v1.4

Tehnologija štampe: DLP, 405nm

Maksimalna brzina štampe: 30 mm/sat

Maksimalna površina štampe: 120x68x200 mm

Rezolucija: 2560x1440 piksela po sloju

Preciznost: 0,04 mm

Debljina sloja: 0,035-0,5 mm

Težina: 12 kg

Cijena: 35 900 rubalja.

Wanhao Duplicator 7 je jeftin fotopolimerni štampač za isprobavanje stereolitografije. Nedostaci ovog modela su niska stabilnost, niska rezolucija i problemi sa ponovljivošću koja je gotova iz kutije.

Fotografija @