Aditivní technologie v poloprovozu. Technologie pro odlévání kovů a plastů pomocí syntetických modelů a syntetických forem

(Vědecký školitel Centra aditivních technologií federálního státního jednotného podniku „NAMI“, doktor technických věd

Michail Zlenko; Pavel Zabednov, ředitel FSUE Vneshtechnika)

ÚVOD Při vývoji a tvorbě nových průmyslových produktů, spec

Důležitá je rychlost průchodu etapami VaV, která zase výrazně závisí na technologických možnostech pilotní výroby. V

To se týká zejména výroby odlévaných dílů, které jsou často nejnáročnější a nejnákladnější součástí. společný projekt. Při tvorbě Nové produkty, zejména ve fázi R&D v pilotní výrobě, která se vyznačuje

variantní studie, nutnost častých konstrukčních změn a v důsledku toho neustálé korekce technologického zařízení pro výrobu

prototypů se problém rychlé výroby odlitků stává klíčovým. V poloprovozní výrobě zůstávají převládající tradiční způsoby ruční výroby odlévacích zařízení (hlavně dřevěných modelů).

nebo pomocí obráběcího zařízení, méně často CNC. To je způsobeno skutečností, že ve fázi výzkumu a vývoje, v podmínkách nejistoty výsledku, kdy návrh výrobku ještě není zpracován, není schválen, pro výrobu vzorků

není vhodné vytvářet "normální" technologické vybavení pro sériové

Výroba. Za těchto podmínek se velmi drahý výrobek - odlévací zařízení, ukazuje být v podstatě jednorázovým, který se při další práci na výrobku nepoužívá z důvodu přirozeného a významné změny produktový design během výzkumu a vývoje. Proto každá iterace, každá aproximace konstrukce

detaily do finální verze často vyžadují nové technologické vybavení,

protože změna starého se ukazuje jako příliš pracná nebo není vůbec možná. A v tomto ohledu jsou tradiční metody nejen drahé z hlediska materiálových ztrát, ale také extrémně časově náročné.

Přechod na digitální popis produktů - CAD, a objevil se po CAD

(kvůli CAD!) aditivní technologie udělaly skutečnou revoluci ve slévárenském byznysu, která se projevuje zejména v high-tech odvětvích – letectví a kosmonautiky, jaderný průmysl, lékařství a přístrojové vybavení, v odvětvích, kde je typická malá sériová výroba, často

kusová (za měsíc, rok) výroba. Právě zde dochází k odklonu od tradičních technologií,

použití nových metod získávání forem pro syntézu odlévacích forem a modelů syntézy díky technologiím syntézy vrstva po vrstvě umožnilo radikálně zkrátit dobu

vytvářet nové produkty. Například typické pro automobilový průmysl

detail stavby motoru - blok válců. Udělat první

prototyp tradičními metodami

trvá to minimálně 6 měsíců a hlavní časové náklady

účet za vznik

Rychle odlévaný model a odlitek bloku válců (litina) vzorové zařízení pro odlévání „do země“.

Využití technologie Quick-Cast pro tento účel (pěstování odlévaného modelu

z fotopolymeru na SLA stroji s následným litím podle vypáleného modelu)

zkracuje dobu pro získání prvního odlitku ze šesti měsíců na dva týdny!

Stejný detail lze získat méně přesný, ale pro data docela vhodný.

technologické cíle - lití do vyrostlých pískových forem. Podle této technologie není vůbec potřeba vyrábět model odlévání:

pěstuje se „negativ“ detailu – forma. Forma pro odlévání tak velké součásti, jako je blok válců,

se pěstuje ve fragmentech, pak se shromáždí v baňce a kov se nalije. Celý proces trvá několik dní. významnou část

„obyčejné“ licí výrobky, které nemají zvláštní požadavky na přesnost lití resp

Fragmenty pískové formy vnitřní struktura, lze získat ve formě hotové výrobky během několika dnů: přímé voskování (1 den); formování + sušení formy (1 den); kalcinace

formy a vlastní odlévání (1 den); celkem: 3-4 dny, s přihlédnutím k přípravně-finálnímu času. Téměř všechny automobilové a letecké stavby

společnosti v průmyslových zemích mají ve svém arzenálu pilotní výroby desítky AF strojů, které slouží výzkumným a vývojovým úkolům. Navíc se tyto stroje začínají používat jako „normální“ technologické vybavení v

jeden technologický řetězec a pro hromadnou výrobu.

1. Aditivní technologie a rychlé prototypování

Additive Fabrication (AF) nebo Additive Manufacturing (AM) - přijato v

Termíny anglického technického lexika označující aditivum, tedy „přidání“, způsob získání produktu (na rozdíl od tradičních metod obrábění „odečtením“ materiálu z řady obrobků). Používají se spolu s frází Rapid Prototyping (nebo RP -

technologie) - Rapid Prototyping, ale mají obecnější význam, přesněji

reflexní Aktuální pozice. Dá se říci, že Rapid Prototyping v moderním pojetí je součástí AF technologií, „zodpovědných“ za vlastní prototypování metodami syntézy vrstva po vrstvě. Technologie AF - nebo AM - pokrývají všechny oblasti syntézy produktů, ať už jde o prototyp,

prototyp nebo sériový produkt.

Podstata AF-technologií, stejně jako RP-technologií, spočívá ve vrstvení konstrukce, vrstvená syntéza produktů - modelů, forem, master modelů atd. fixováním vrstev modelového materiálu a jejich spojováním v sériích různé způsoby: slinování, fúze, lepení, polymerace - v závislosti na nuancích konkrétní technologie. Ideologie aditivních technologií je založena na digitální technologie, které vycházejí z

spočívá digitální popis produktu, jeho počítačový model nebo tzv. CAD model. Při použití AF-technologií všechny fáze realizace projektu od nápadu až po

materializace (v jakékoli formě - v meziproduktu nebo ve formě hotových výrobků) jsou v "přátelském" technologickém prostředí, v jediném technologickém řetězci, kde každý technologický provoz provedena i digitálně

Systém CAD\CAM\CAE. V praxi to znamená skutečný přechod na „bezpapírové“ technologie, kdy pro výrobu dílu v zásadě není potřeba tradiční papírová výkresová dokumentace.

V současné době jsou na trhu různé AF systémy, které vyrábějí

modely na různých technologiích a od různé materiály. Mají však společný princip vytváření modelu vrstva po vrstvě. AF-technologie hrají zvláštní roli v modernizaci slévárenské výroby, umožnily vyřešit dříve neřešitelné problémy, „vypěstovat“ nemožné modely odlévání a formy

vyrobené tradičními způsoby. Podmínky výroby modelového vybavení byly radikálně omezeny. Vývoj technologií vakuového tváření a vakuového tváření

odlévání podle forem a modelů získaných aditivními technologiemi umožnilo několikanásobně až desetinásobně zkrátit dobu výroby pilotních, prototypových a v některých případech i sériových výrobků. Nedávné pokroky v oboru

prášková metalurgie umožnily výrazně rozšířit možnosti aditivních technologií pro přímé „pěstování“ funkčních

dílů vyrobených z kovů a získávání nových konstrukčních materiálů s unikátní vlastnosti(technologie "sprej forming" atd.).

AF-technologie jsou oprávněně označovány jako technologie 21. století. Až na

zřejmé výhody, pokud jde o rychlost a často i náklady na výrobu produktů, tyto technologie mají důležitou výhodu z hlediska bezpečnosti životní prostředí a zejména emise skleníkových plynů a „tepelné“ znečištění. Přísada

technologie mají velký potenciál snížit náklady na energii při vytváření široké škály produktů.

"Pod tlakem" globální rozvoj trojrozměrných CAD/CAM/CAE-technologií, moderní slévárna a především poloprovozní výroba prochází výraznou modernizací, jejímž cílem je vytvořit podmínky pro plnou implementaci principu „bezpapírových“ technologií v celém procesu tvorby nový produkt - od návrhu a vývoje modelu CAD, dříve

finálního produktu, být nedílnou součástí cyklu návrhu a výroby prototypů, prototypů a malých sérií výrobků pro různé účely s širokou škálou použitých materiálů. A za tímto účelem „kolečka“

vybaveni pro ně zcela novým zařízením, které jim dává nové

příležitostí uspokojit „rozmary“ designérů, ale zároveň po nich vyžadovat osvojení nových znalostí, což nutí technologa i designéra mluvit stejným 3D jazykem, přičemž ne-li eliminovat, tak výrazně oslabit věčnou konfrontaci mezi technologem a návrhář.

Moderní centra aditivní technologie často celým jménem

Ruský průmysl, kde často v rámci stejného podniku

se soustřeďuje výroba obrovského sortimentu výrobků z různých materiálů, kde je mnoho podniků z různých důvodů nuceno udržovat

jeho " přírodní hospodářství“, tento přístup je docela racionální.

Pilotní slévárna pro výrobu kovů i plastů

produkty mají mnoho společného a s využitím AF technologií se stávají ještě více

obdobné jak z hlediska použitého zařízení, tak z hlediska technologických metod a z hlediska

vzdělávání a školení odborného personálu.

2. Aditivní technologie a slévárenská výroba

Jak již bylo uvedeno, technologie AF mají zvláštní význam pro urychlenou výrobu odlitků. AF-stroje se používají k získání:

- slévárenské modely;

mistrovské modely;

- slévárenské formy a slévárenské zařízení.

* v rámci jednoho článku není možné popsat všechny technologie a všechny stroje pro syntézu vrstev. Zde se omezíme pouze na ty technologie, o které je ve vztahu ke strojírenské problematice největší zájem, pomineme-li dosti značný počet strojů „nabroušených“ pro řešení speciálních problémů všeobecného lékařství, biologie a stomatologie, elektronického či šperkařského průmyslu. .

2.1. Výroba modelů slévárenské syntézy lze získat (vypěstovat) z:

- práškový polystyren (pro následné lití na vypálené modely);

- fotopolymerní kompozice, zejména podle technologie Rychlé odlévání pro následné odlévání na vyhořelé modely nebo technologie MJ (Multi Jet ).

investiční lití;

2.1.1 Modely syntézy z práškového polystyrenu

Polystyren je široce používán jako modelový materiál pro tradiční vypalovací lití. Nicméně vzhledem k rychlému vývoji

Technologie syntézy vrstva po vrstvě si získala obzvláštní oblibu v oblasti prototypování, jakož i pro průmyslovou výrobu kusových a

malosériová výroba. Polystyrenové modely jsou vyráběny na AF-strojích technologií SLS - Selective Laser Sintering - vrstvené slinování práškových materiálů. Tato technologie se často používá v případě potřeby.

rychle vyrobit jeden nebo více odlitků složitého tvaru relativně velké

	velikosti			mírný
	požadavky			podle přesnosti.
	Podstatou technologie je
	další.			Modelka
	materiál			polystyren
	prášek s velikostí částic 50-
				převaluje se
	speciální
SLS - SinterStation Pro model stroje a turbínového kola				plošina,
	založeno			v zapečetěném

komora s atmosférou inertního plynu (dusík). Laserový paprsek „běží“ tam, kde počítač „vidí“ v dané části „těla“ modelu CAD, jako by stínil

řezu dílu, jak to konstruktér dělá tužkou na výkrese. Tady je laser

paprsek je zdrojem tepla, pod jehož vlivem dochází ke spékání částic polystyrenu ( pracovní teplota kolem 120 °C). Poté se plošina sníží o 0,1-0,2 mm a přes vytvrzenou se převalí nová část prášku, vytvoří se nová vrstva, která se také sline s předchozí.

Proces se opakuje až do úplného sestavení modelu, což je na konci procesu

Ukázalo se, že je uzavřena v poli nesintrovaného prášku. Model je načten z

				očištěno od
			výhoda
				technika
		je		absence
		podpěry - nejsou potřeba,
		protože model a vše ostatní
		vrstvy ve výstavbě během
		budova		držený
		pole
	Polystyrenový model a odlitek hlavy válců spalovacího motoru	Dostupný
		Stroje 3D Systems

a EOS umožňují stavět poměrně velké modely - až do velikosti 550x550x750 mm (to je důležité, umožňuje stavět velké modely jako celek, aniž by bylo potřeba

lepení jednotlivých úlomků, což zvyšuje přesnost a spolehlivost lití,

zejména vakuové lití). Velmi vysoký detail stavby modelu: lze stavět povrchové prvky (čísla dílů, podmíněné nápisy

a atd.) s tloušťkou úlomků do 0,6 mm, garantovaná tloušťka stěny modelu do

Technologie odlévání voskových a polystyrenových modelů se v zásadě neliší. Používají se stejné formovací hmoty, stejná slévárna a

pomocné vybavení. Je to, že voskový model - "roztavený" a polystyrenový model - "vyhořel". Rozdíly jsou pouze v nuancích formování a tepelného zpracování baněk. Na těchto nuancích však záleží. Pracovat s

polystyrenové modely vyžadují při hoření pozornost: uvolňuje se mnoho plynů (hořlavých), které vyžadují neutralizaci, materiál

částečně vyhoří v samotné formě, hrozí vznik popela a ucpání formy, je nutné zajistit možnost stékání materiálu ze stojatých zón, bezpodmínečným požadavkem je použití kalcinačních pecí s

programátorů a program pálení polystyrenu se výrazně liší od programu tavení vosku. Obecně ale platí, že s určitou dovedností a zkušenostmi dává odlévání na polystyrenové modely vyhoření velmi dobrý výsledek.

Polystyrenový model (po kultivaci a infiltraci) a odlévání, litina

Nevýhody technologie zahrnují následující. Proces slinování prášku je tepelný proces se všemi jeho vlastními nevýhodami: nerovnoměrné rozložení tepla po pracovní komoře, po hmotě materiálu, deformace

v důsledku teplotních změn. Druhý. Polystyrenový prášek není

slitiny, jako je polyamid nebo kovové prášky, o kterých bude řeč

níže, totiž je slinutý - struktura modelu je porézní, podobná struktuře

pěna. To se provádí speciálně pro usnadnění dalšího vyjímání materiálu modelu z formy s minimálním vnitřním pnutím při zahřátí. Sestrojený model, na rozdíl např. od voskování, vyžaduje velmi pečlivé zacházení jak při čištění, tak při dalších pracích při přípravě na formování. Pro pevnost a snadné použití

(klouby s vtokovým systémem,

výlisek) model je impregnován

speciální složení na vosku

základ – proces se nazývá infiltrace. Model je umístěn ve speciální peci a při teplotě

asi 80 ° C impregnované uvedeným složením (fotografie ukazuje infiltrované modely červené

barvy jsou extrahovány ze stroje

Polystyrenové modely a odlitky, hliník polystyrenové modely sněhu

bílý). To také nese riziko deformace modelu a vyžaduje

určité dovednosti personálu. Opravdu, nedávno tam byly

polystyrenové modelové prášky, které nevyžadují infiltraci. To zmírňuje, ale ne zcela odstraňuje problém. Navíc infiltrace ve formě vosku není vždy škodlivá nutnost. Roztaví se v baňce při prvním vyhoření, před polystyrenem a když ten získá tekutost,

přispívá k jeho odstranění z formy, čímž snižuje hmotnost „vypálené“ části polystyrenu a snižuje pravděpodobnost tvorby popela.

Když tedy hovoříme o „středních požadavcích na přesnost“ při použití technologie SLS, máme na mysli uvedené objektivní důvody, proč přesnost produktů získaných technologií SLS nemůže být vyšší než

při použití jiných technologií nesouvisejících s teplotními deformacemi. Taková je například technologie fotopolymerace.

Když už mluvíme o technologii SLS, všimneme si ještě jedné věci, která se netýká polystyrenu, ale

"příbuzný"		směr někdy používaný ve slévárenství. to
			pěstování slévárenských formovacích zařízení
			z práškového polyamidu. široký polyamid
			použitý				funkční
			prototypování,			polyamid
			dostatečně silný a v mnoha případech
			dovolit		reprodukovat				prototyp
			co nejblíže „bojovému“ produktu. V
					ukazuje se			ekonomicky
			výhodný		aplikovat			polyamid
			modely jako alternativa k dřevěným.
			Model je pěstován stejným způsobem jako
			polystyren. Zároveň pokud možno
	Model SLS	distribuční		její dutina s		minimální			možný
	hřídel a formovací skříň pro		tloušťka stěny (aby se minimalizovalo
	přijímání		výše uvedené teplotní deformace!).
						dávání		sílu a

tuhost je zevnitř vyplněna epoxidovou pryskyřicí. Poté jsou upevněny v konvenční formovací krabici, natřeny a poté - podle tradiční technologie formování.

Příklad takového "rychlého" nástroje pro lisování

Vačkový hřídel ICE je znázorněn na obrázku. Vzhledem k velké délce je model narostlý na dvě části, díly jsou slepeny, vyplněny epoxidovou pryskyřicí a upevněny ve formovací krabici; délka operace 2 dny.

2.1.2 Modely syntézy z fotopolymerů

Podstatou technologie je použití speciálních světlocitlivých pryskyřic, které se vytvrzují selektivně a ve vrstvách v bodech nebo místech, kam je přiváděn paprsek světla podle daného programu. Způsoby osvětlení vrstvy jsou různé (laser, ultrafialová lampa, viditelné světlo). Existují dvě hlavní technologie pro vytváření modelů z fotopolymerních kompozic: laserová stereolitografie popř

Technologie SLA (od Steriolitography Laser Apparatus), nebo jednoduše

stereolitografie - vytvrzení vrstvy pomocí laseru a "okamžité" nasvícení vrstvy - vytvrzení fotopolymerní vrstvy ultrafialovým zábleskem

lampy nebo reflektory. První způsob spočívá v sekvenčním „projetí“ laserového paprsku po celé ploše vytvořené vrstvy, kde je v řezu „tělo“ modelu. Podle druhého způsobu vytvrzení celé vrstvy

vzniká bezprostředně po jeho vzniku nebo v jeho průběhu v důsledku záření z řízeného zdroje světla – viditelného nebo ultrafialového. Rozdíl ve způsobech formování vrstev určuje i rozdíl v rychlosti výstavby

modely. Je zřejmé, že rychlost růstu druhé metody je vyšší. nicméně

stereolitografie byla a zůstává nejpřesnější technologií a používá se tam, kde jsou základní a rozhodující požadavky na čistotu povrchu a přesnost stavby modelů. Expozičně řízené „flare“ technologie, používané například Objet Geometry a Envisiontec,

V mnoha případech úspěšně konkurují stereolitografii a zanechávají za sebou jasnou výhodu v rychlosti stavby a ceně modelů. Řada produkce

úkoly lze stejně úspěšně řešit pomocí AF-strojů různých úrovní. Takto, racionální volba technologie pro získávání modelů a následně prototypového zařízení často není samozřejmá a

by měly být prováděny s přihlédnutím ke konkrétním podmínkám výroby a skutečným požadavkům na modely. Když je rozmanitost úkolů k řešení

Je zřejmé, že je vhodné mít dva stroje: jeden pro výrobu produktů se zvýšenými požadavky, druhý - pro provádění „rutinních“ úkolů a replikaci modelů.

Laserová stereolitografie

Společnost 3D Systems je průkopníkem v praktickém vývoji technologií rychlého prototypování. V roce 1986 poprvé představila pro komerční vývoj stereolitografický stroj SLA-250 s rozměry stavební zóny

250x250x250 mm. Základem procesu SLA je ultrafialový laser.

(pevné skupenství nebo CO 2 ). Laserový paprsek zde není zdrojem tepla jako u technologie SLS, ale zdrojem světla. Paprsek "odstíní" aktuální řez CAD modelem a

tuhne v místech svého průchodu tenká vrstva kapalného polymeru. Poté se plošina, na které se konstrukce provádí, ponoří do fotopolymerní lázně o velikosti konstrukčního kroku a na vytvrzenou vrstvu se nanese nová tekutá vrstva a nový obrys se „zpracuje“ laserem. Při pěstování modelu, který má převislé prvky, současně s hlavním tělem modelu (a

ze stejného materiálu) se staví podpěry ve formě tenkých sloupků, na kterých

první vrstva předsazeného prvku je položena, když přichází na řadu jeho konstrukce. Proces se opakuje až do dokončení stavby modelu. Poté se model vyjme, zbytky pryskyřice se smyjí acetonem nebo alkoholem a odstraní se podpěry. Kvalita povrchu stereolitografických modelů je velmi vysoká a často

model nevyžaduje následné zpracování. V případě potřeby může povrchová úprava

lze vylepšit, "fixovaný" fotopolymer je dobře zpracován a povrch modelu lze přivést k zrcadlu. V některých případech, pokud je úhel mezi budovaným povrchem modelu a svislicí menší než 30 stupňů, lze model postavit bez podpěr. A tak to může být

postavil model, pro který

není problém odstranit podpěry z vnitřních dutin, což zase umožňuje získat modely, které v zásadě nemůže vyrobit žádný z

tradiční metody

SLA - model a odlitek výrobku "koule", stříbro (například šperky

Stereolitografie je široce používána pro:

- pěstování slévárenských modelů;

Zhotovování mistrovských modelů (pro následnou výrobu silikonových forem, voskových modelů a odlitků z polyuretanových pryskyřic);

Tvorba designových modelů, layoutů a funkčních prototypů;

- výroba plnohodnotných a zmenšených modelů pro hydrodynamiku,

aerodynamický, pevnostní a další typy výzkumu.

Ale v kontextu této práce si všimneme prvních dvou směrů, které jsou důležité pro přímou výrobu odlitků. Pro účely slévárenství se používají tzv. Quick-Cast modely, tedy modely pro "rychlé lití".

To je název modelů, pomocí kterých lze analogicky s voskovými modely rychle získat kovové odlitky. Jinými slovy, jedná se o modely pro odlévání

stejné technologie jako voskové a polystyrenové modely. Ale existuje důležitá nuance. Modely Quick-Cast mají voštinovou strukturu řady stěn: vnější a vnitřní povrch stěn je pevný a samotné tělo stěny

vytvořený jako soubor plástů. To má velkou výhodu: za prvé, celková hmotnost modelu je výrazně snížena o 70% a v důsledku toho méně

Quick-cast model, také s vtokovým systémem a odlitkem hlavy válců (Al)

materiál bude muset být vypálen při přípravě formy na lití kovu. Za druhé, během procesu vypalování se jakýkoli modelový materiál roztahuje a vyvíjí tlak na stěny formy, zatímco forma s tenkostěnnými prvky může

být zničen. Voštinová struktura umožňuje, aby se model během expanze „složil“ dovnitř, aniž by došlo k namáhání nebo deformaci stěn formy. To je nejdůležitější výhoda technologie Quck-Cast.

Zde poznamenáváme, že v některých případech modely SLA, stejně jako SLS-

modely lze použít ne jako odlévací modely, ale jako nástrojový, formovací model, pro odlévání "do země". V tomto případě musí být samozřejmě v návrhu modelu zajištěny odlévací sklony a poloměry, aby model opustil formu bez

poškození

poslední. Tento způsob tvarování se však používá zřídka.

z důvodu nedostatečné

pevnost SLA -

CAD-model, SLA-model a odlití předního krytu spalovacího motoru "do země" modelu.

Získání přesného vysoce kvalitního modelu je samo o sobě nákladnou záležitostí, zatímco ztráta modelu, formy a olivy se stává ještě dražší a dramatičtější, zejména pokud jde o kritické a složité detaily. Proto stroje SLA velmi rychle našly uplatnění v těch uzlech technologií,

které byly rozhodující pro spolehlivou výrobu složitých odlévaných výrobků především v letectví, vojenství a vesmíru

průmyslu, stejně jako v automobilovém průmyslu.

Druhou, v neposlední řadě, ale v pořadí zmiňovanou výhodou je přesnost stavby modelu. Model je postaven za normálních podmínek s

pokojová teplota. Chybí výše uvedené tepelné namáhání a deformační faktory. Velmi malý průměr bodu laserového paprsku, 0,1-0,05 mm, umožňuje zřetelně „propracovat“ tenké filigránové fragmenty modelu, které

udělal ze stereolitografie velmi oblíbenou technologii ve šperkařství

průmysl.

V Rusku je poměrně mnoho zkušeností s aplikací technologie Quck-Cast v leteckém průmyslu (Salyut, Suchoj, UMPO, Rybinsk Motors), v energetice (TMZ - Tushino Machine-Building Plant),

některé zkušenosti jsou k dispozici i ve vědeckých organizacích automobilového profilu. Zejména v NAMI byly poprvé v Rusku získány odlitky pomocí této technologie.

tak složité části, jako je hlava a blok válců automobilového motoru (viz výše). Pro ostatní průmyslová odvětví však tato technologie zůstává prakticky nevyvinutá.

SLA - model a odlitek oběžného kola turbínové jednotky (JSC "TMZ")

Hlavním výrobcem strojů SLA je americká společnost 3D

Systémy, které

vyrábí širokou škálu strojů s

různé velikosti zóny

konstrukce, od 250x250x250 mm do

1500x570x500 mm.S tech

vlastnosti

auta mohou

seznámit se

kampaně

www.3dsystems.com.

daný

hlavní

každý pouze jeden stroj iPro 8000,

dost

stroj iPro 8000

a modely SLA

použitý

průmysl

slévárenská výroba.

Hlavní parametry stroje iPro 8000 SLA

Pracovní velikost

Konstrukční krok, mm

Dimenzionální

modely, kg

rozměry, mm

Náklady, počáteční i vlastnictví, jsou možná jediné

nevýhodou této technologie. Vzhledem k přítomnosti laseru jsou tyto instalace relativně

silnice vyžadují pravidelné Údržba. Proto se zejména v poslední době, kdy se objevilo hodně 3D tiskáren, používají pro

konstrukce zvláště kritických výrobků se zvýšenými požadavky na přesnost a povrchovou úpravu, především pro výrobu Quick-Cast - a master-

modely. A pro jiné účely, například designové dispozice, se používají levnější technologie. Náklady na spotřební materiál jsou poměrně vysoké - 200 ... 300 €, ale srovnatelné s náklady na modelové materiály od jiných společností. Čas

stavba modelu závisí na zatížení pracovní plošiny a také na kroku stavby, ale v průměru 4-7 mm za hodinu po výšce modelu. Stroj umí postavit

modely s tloušťkou stěny 0,1 ... 0,2 mm.

Technologie DLP

Vývojář této technologie je mezinárodní společnost Envisiontec, který lze připsat nováčkům na trhu AF, uvedla na trh své první vozy

2003 Rodina Envisiontec Perfactory používá originál

DLP - Technologie Digital Light Processing. Jeho podstata spočívá ve formaci

nazývaná "maska" každé aktuální části modelu promítnutého na pracovní

Perfactory EXEDE

Modely Envisiontec a odlitky dílů motorů, hliník

platforma prostřednictvím speciálního systému velmi malých zrcadel pomocí reflektoru s vysokou intenzitou světla. Tvarování a osvětlení viditelným světlem

každá vrstva se vyskytuje poměrně rychle - 3 ... 5 sekund. Pokud se tedy u strojů SLA používá „bodový“ princip osvětlení, pak u strojů Envisiontec je to „povrch“, tj. je osvětlen celý povrch vrstvy. Tento

velmi vysvětleno vysoká rychlost stavební modely - průměrně 25 mm za hodinu na výšku s tloušťkou stavební vrstvy 0,05 mm. Podpůrný materiál je stejný jako

hlavním materiálem je akrylový fotopolymer.

Modely Envisiontec se používají stejným způsobem jako modely SLA – jako vzorové vzory a vzory vyhoření. Kvalita modelů je velmi vysoká,

z hlediska přesnosti je však horší než modely SLA. To je způsobeno především použitím nikoli nízkosráživých epoxidových fotopolymerů, jako u strojů 3D Systems, ale akrylových,

mající podstatně vyšší, téměř řádově - 0,6 %, koeficient smrštění během polymerace. Výhodou je však dostatečně vysoká přesnost a povrchová úprava, pevnost, snadná manipulace s velmi

mírné (ve srovnání se stereolitografií) náklady. Nepochybnou výhodou technologie Envisiontec je vysoká rychlost výstavby

modely a následně i výkon RP-stroje.

V poslední době se drží NAMI

experimenty, které obecně ukázaly dobré vyhoření modelů, nízké

obsah popela. Byly přijaty

kvalitní odlitky automobilových dílů jak vakuovým litím hliníku do sádrových forem, tak

atmosférické lití železa

perspektivní a efektivní pro slévárenské účely a nejen pro výzkum a vývoj. Doba (s přihlédnutím k přípravným a závěrečným operacím) výstavby dílů znázorněných na obrázku - vstupní potrubí o výšce

32 mm a 100 mm vysoký přijímač je 1,5 a 5 hodin

respektive. Kdežto na srovnatelné velikosti

SLA-stroj Viper (3D Systems.) takové modely byly postaveny

bude minimálně 5,5 a 16 hodin.

Pro průmyslové aplikace jsou zajímavé stroje řady Extrim a EXEDE. Tyto stroje

umístěn jako AF - stroje pro průmyslovou sériovou výrobu mistrovských modelů a modelů pro odlévání kovu na pálené modely i

vysoce výkonné stroje pro servisní kanceláře specializující se na poskytování služeb v oblasti aditivních technologií. Extrémní stroj má jeden digitální reflektor s

rozlišení 1400x1050 pixelů, EXEDE - dva reflektory. Efektivní práce

konstrukční zóna a tloušťka konstrukční vrstvy se řídí výměnou čoček optického systému.

Charakteristickým rysem strojů řady Extrim a EXEDE je, že na rozdíl od jiných technologií nevyužívá diskrétní, krokový, ale plynulý pohyb.

K dnešnímu dni existuje mnoho technologií pro vytváření skutečných objektů z 3D modelů. Nejrozšířenější a cenově dostupnou technologií je plastový tisk (FDM technologie).
V našem článku uvádíme klasifikaci tiskových technologií a popisujeme každou z nich.

V současné době jsou technologie 3D tisku rozděleny do 4 hlavních kategorií:

1. Extruze - extruze roztaveného materiálu;
2. Fotopolymerizace - vytvrzování polymeru UV nebo laserovým zářením.
3. Tisk slinováním a tavením materiálů
4. Laminování - lepení vrstev materiálu s následným řezáním;

Kromě toho existují další technologie, které nespadají do výše uvedených kategorií, o nich si povíme na konci tohoto článku.

1. 1. vytlačování materiálu

1.1. Modelovánímetodapovrchová úprava(Fused Deposition Modeling, FDM)

Nejrozšířenější technologie 3D tisku, zejména mezi osobními a stolními 3D tiskárnami.

Technologie funguje na principu depozice materiálu ve vrstvách. Plastové nebo kovové nitě jsou odvíjeny z role (kazety) a přiváděny do tiskové hlavy (extruderu). Extrudér ohřívá vlákna do kapalného stavu a vytlačuje materiál skrz trysku, přičemž se pohybuje v horizontálním a vertikálním směru, vrstvu po vrstvě tvořící předmět.

Výhody technologie 3D tisku FDM

• . rychlost a jednoduchost výroby modelů
• . dostupnost;
• . bezpečnost , šetrnost k životnímu prostředí a netoxicita většiny materiálů;
• . konstrukční přesnost;
• . snadné použití a údržba;
• . pevnost dílů;
• . snadnost likvidace.

Tiskový materiál: Termoplasty (PLA, ABS, PVA, HIPS atd.), kovy a slitiny s nízkou teplotou tání, jedlé materiály(čokoláda atd.)

1.2. Stříkací modelování následované frézováním vrstev (Drop On Demand Jet, DODJet)

Tato technologie 3D tisku také využívá dva druhy materiálů – modelový materiál a nosný materiál.

Tisková hlava stříká oba typy současně« spotřební materiál." Poté speciální frézovací hlava ochladí nastříkanou vrstvu a mechanicky ji opracuje. Technologie DODJet umožňuje stavět vysoce přesné modely s absolutně hladkým povrchem. Protože k nástřiku pracovní vrstvy dochází díky mechanicky pohyblivé hlavě, pak rychlost výroby prototypu do značné míry závisí na složitosti tištěného modelu.

Tiskový materiál: Odlévací vosk

1. 2. Fotopolymerizace

2.1. Laserová stereolitografie (Laserstereolitografie,SLA)

Tuto technologii vynalezl Charles Hull. Získal na to patent, Hull založil 3D Systems, která zůstává vedoucívýrobce SLA stroje.

Technologie spočívá v použití speciálního fotopolymeru - fotocitlivé pryskyřice jako modelového materiálu. Základem tohoto procesu je ultrafialový laser, který postupně přenáší průřezy modelu na povrch nádoby s fotocitlivou pryskyřicí. Fotopolymer tvrdne pouze v místě, kudy prošel laserový paprsek. Poté se na vytvrzenou vrstvu nanese nová vrstva pryskyřice a laserem se vykreslí nový obrys. Proces se opakuje až do dokončení stavby modelu. Stereolitografie je nejoblíbenější technologií rychlého prototypování pro vysoce přesné modely. Pokrývá téměř všechna odvětví materiálové výroby od lékařství až po těžké strojírenství. Technologie SLA umožňuje rychle a přesně sestavit model produktu téměř jakékoli velikosti. Kvalita povrchů závisí na stavebním kroku. Moderní stroje poskytují konstrukční krok 0,025 - 0,15 mm.

Technologie SLA dává nejlepší výsledek při výrobě mastermodelů pro následnou výrobu silikonových forem a odlévání polymerních pryskyřic do nich a používá se také pro pěstování modelů bižuterie.

Tiskový materiál: Fotopolymerní pryskyřice

2.2. Digitálníléčbasvětlo(Digital Light Processing, DLP)

Analog technologie SLA. Na rozdíl od tradiční technologie stereolitografie, pomocí skenovacího ultrafialového laseru, aby se kapalný materiál stal pevným, Na podobném principu funguje i DLP tiskárna, nicméně používá DLP projektor , který ovlivňuje každou vrstvu. Jakmile ztvrdne první vrstva na platformě, plošina jde trochu hlouběji do nádrže na pryskyřici, a reflektor osvětlí nový obraz, pro vytvrzení další vrstvy.

Tiskový materiál: Tekutá pryskyřice

2.3. TechnikaMJM (Multi-Jet-Modeling)

Technologie byla vyvinuta a patentována společností 3D Systems.

MJM, technologie 3D tisku, je založena na vrstvení části souboru CAD do horizontálních vrstev, které jsou postupně odesílány do 3D tiskárny. Každá vrstva je tvořena tiskovou hlavou, která prostřednictvím skupiny trysek uvolňuje buď roztavený (teplota cca 80 C) fotopolymer nebo roztavený vosk na vodorovnou pohyblivou plošinu. Fotopolymer nebo vosk se roztaví v systému přívodu materiálu před dosažením tiskové hlavy. Pokud se 3D tisk provádí z fotopolymeru, tak se po vytištění každé vrstvy platforma, na které vrstva narůstá, pohybuje za tiskovou hlavou pod ultrafialovou lampou. Záblesk ultrafialové lampy způsobí reakci fotopolymeru, díky které materiál tvrdne. Poté se platforma přesune zpět pod tiskovou hlavu a cyklus tvorby vrstvy se opakuje. Tisková hlava vytvoří novou vrstvu. Funkce MJM technologie je schopnost reprodukovat 3D modely s vysokou přesností. Proces 3D tisku využívá podpůrný materiál: vosk (dodává se v samostatných kazetách). Pokud je 3D tisk vyroben z fotopolymeru, pak se nosný materiál odstraní pomocí vysoké teploty: díl s nosičem se vloží do pece o teplotě ~60 C. Pokud je 3D tisk vyroben z vosku, pak se nosič odstraní pomocí speciálního roztoku.

Je také důležité, že do lepidla lze přidat barviva, a proto je možné získat nejen trojrozměrný model, ale také vícebarevný.

Tiskový materiál: Fotopolymerová pryskyřice, akrylový plast, licí vosk

2.4. Technologie Polyjet (PolyJet, PJET)

Zavedena v roce 2000 společností Objet, kterou pak v roce 2012 koupil Stratasys.

3D tisk PolyJet je podobný inkoustový tisk dokumenty, ale místo inkoustové tiskárny na papíře 3D tiskárny PolyJet vydávají trysky kapalného fotopolymeru, který tvoří vrstvy na sestavovacím zásobníku a je okamžitě fixován UV světlem. Tenké vrstvy se pokládají postupně a tvoří přesný trojrozměrný model nebo prototyp. Modely jsou připraveny k použití ihned po vyjmutí z 3D tiskárny, není nutná žádná další fixace. Kromě zvoleného konstrukčního materiálu 3D tiskárna stříká také gelovitý podpůrný materiál určený k podpoře projekcí a složitých geometrií. Lze jej snadno odstranit ručně nebo vodou.

Technologie 3D tisku PolyJet má mnoho výhod pro rychlé prototypování, rychle a přesně vytváří úžasně jemné detaily a hladké povrchy. Technologie využívá širokou škálu materiálů, včetně tuhých neprůhledných materiálů ve stovkách zářivých barev, průhledných a barevných průsvitných tónů, pružných elastických materiálů a specializovaných fotopolymerů pro 3D tisk v dentálním, lékařském a spotřebním průmyslu.

Tiskový materiál: Fotopolymerní pryskyřice

1. 3. Tisk spékáním a tavením materiálu

3.1. Selektivní laserové slinování (SLS)

Metodu SLS vynalezl Carl Descartes(Carl Deckard) v roce 1986

Pomocí této technologie jsou vytvářeny modely z práškových materiálů vlivem slinování pomocí energie laserového paprsku. Na rozdíl od procesu SLA není v tomto případě laserový paprsek zdrojem světla, ale zdrojem tepla. Laserový paprsek, který se dostane na tenkou vrstvu prášku, spéká své částice a vytváří pevnou hmotu v souladu s geometrií součásti. Jako materiály se používá polyamid, polystyren, písek a některé kovové prášky. Významnou výhodou procesu SLS je absence tzv. podpor při stavbě modelu. V procesech SLA a MJM se při stavbě převislých prvků dílu používají speciální podpěry, které chrání čerstvě postavené tenké vrstvy modelu před zhroucením. V procesu SLS nejsou takové podpěry nutné, protože stavba se provádí v homogenní hmotě prášku. Po sestavení je model vyjmut z práškového pole a vyčištěn.

Vedoucí výrobci Stroje SLS jsou Concept Laser (Německo), 3D Systems (USA) a EOS GmbH (Německo).

Tiskový materiál: Termoplast , kovový prášek, keramický prášek, skleněný prášek

3.2. Přímé tavení kovu laserem(Přímé selektivní tavení kovů laserem, SLM)

Varianta technologie SLS. Materiálem jsou kovy a slitiny v práškové formě. Pro tisk jsou k dispozici následující kovy a slitiny: ocel, nerezová ocel, nástrojová ocel, hliník , slitina kobaltu a chrómu , titan.

Tenké vrstvy vysoce kvalitního kovového prášku jsou rovnoměrně rozmístěny pomocí speciálního potahovacího mechanismu, platformu, na které je prášek umístěn, lze vertikálně spustit. Celý proces probíhá uvnitř komory, která udržuje přísnou kontrolu atmosférických inertních plynů, jako je argon, dusík a kyslík, pod 500 ppm. Každá vrstva je pak vytvořena selektivním vystavením povrchu prášku laserům pomocí dvou vysokofrekvenčních skenerů osy X a Y. Proces se opakuje vrstvu po vrstvě, dokud není díl dokončen.

Tiskový materiál: Prakticky jakákoliv kovová slitina v granulované/drcené/práškové formě

3.3. Eelektronový paprsek tavení (tavení elektronovým paprskem,EBM)

Tato technologie byla vyvinuta společností Arcam AB ve Švédsku.

Technologie je výroba dílů tavením kovového prášku nanášeného vrstvu po vrstvě silným elektronovým paprskem ve vakuu. Na rozdíl od některých metod slinování kovů jsou díly získány bez dutin, velmi pevné.

Technologie umožňuje vyrábět díly libovolného geometrického tvaru s parametry použitého materiálu. Stroj EBM čte data z 3D modelu, obvykle umístěného v souboru CAD, a postupně je vytváří vrstvu po vrstvě. Tyto vrstvy jsou spojeny dohromady pomocí počítačem řízeného elektronového paprsku. Tímto způsobem staví celé díly. Proces probíhá ve vakuu, díky čemuž je vhodný pro výrobu dílů z materiálů vysoce citlivých na kyslík, jako je titan.

Důležitou výhodou je, že prášek je čistý koncový materiál bez jakýchkoliv plniv. Vytištěný díl tedy nemusíte podrobovat dodatečnému tepelnému zpracování.

EBM pracuje při teplotách typicky mezi 700 a 1000 ° C. Díly jsou připraveny téměř okamžitě po ochlazení.

Slitiny titanu, jak je uvedeno výše, se touto technologií snadno zpracovávají, což z ní činí vhodnou volbu pro trh lékařských implantátů.

Tiskový materiál: Titanové slitiny

3.4. Selektivní tepelné slinováníslinování)

Selektivní laserové slinování analog(SLS), ale tato technologie využívá správně směrované teplo namísto vysoce přesného laseru. Speciální lampa je zakryta maskou, a tím je možné selektivně ovlivňovat zdrojový materiál.

Aby bylo možné proudit teplo, využívá tato technologie speciální ultrafialové lampy. Jednou z hlavních výhod je, že pro danou vlnovou délku infračerveného záření je možné zvolit 2 druhy materiálu: jeden bude propouštět teplo a druhý bude odrážet. Jednou z hlavních vlastností IR záření je také možnost zvolit si vlnovou délku, při které bude konkrétní materiál absorbovat nebo odrážet veškeré záření.

Je zajímavé poznamenat, že jedna vrstva o tloušťce 100 mikronů (0,1 mm) se vytiskne za pouhé 1-2 sekundy. Tato technologie je skutečným průlomem ve vysokorychlostním tisku. Je důležité zdůraznit, že model je vytvořen z prášku a veškerý nepoužitý prášek lze znovu použít.

Tato technologie umožňuje vyrábět modely nejsložitějších geometrických tvarů a také umožňuje tisknout několik dílů současně.

Tiskový materiál: Termoplastický prášek

3.5. Distribuce lepidla na sádrovém prášku vrstva po vrstvě (3D tisk s práškovým ložem a inkoustovou hlavou, 3D tisk na bázi sádry, 3DP)

3DP je specifická technologie aditivní výroby, založené na použití prášku a pojiva. Tuto technologii patentovali v roce 1993 Eli Sachs a Mike Cima z Massachusetts Institute of Technology.(MIT) a prodán v roce 1995 společnosti Z Corporation, což zase byla koupena společností 3D Systems v lednu 2012.

3DP používá způsob výroby prášku podobný SLS, ale místo slinování nebo tavení prášku používá pojivo (lepidlo), které se vstřikuje do prášku. Pro tyto účely se používá tisková hlava podobná hlavě inkoustové 3D tiskárny.

Technologie je velmi jednoduchá: je tam vrstva prášku, přes ni přejede tisková hlava a selektivně (podle tvaru řezu) nanáší speciální pojivovou kapalinu. Čerstvá vrstva prášku se rozprostře po celém povrchu modelu a proces se opakuje. Po dokončení modelu se nenavázaný prášek automaticky odstraní.

Tiskový materiál: Sádra, kompozit na bázi sádry, sádrový prášek

1. 4. Výroba předmětů pomocí laminace (Laminated Object Manufacturing, LOM)

V této technologii je model vyroben z tenkých vrstev polymerové fólie. Dříve byla každá vrstva budoucího produktu vyříznuta z pracovního materiálu laserem nebo mechanickou řezačkou. Hotové formy vrstev jsou umístěny v předepsaném pořadí a slepeny dohromady. K vrstvenému spojení může dojít různými způsoby – pomocí lokálního vytápění, lisováním pod tlakem nebo konvenčním chemickým lepením.

Tiskový materiál: Papír, kovová fólie, plastová fólie

1. 3DtěsněnízMcor Technologies

Nově vznikající technologie, který umožňuje tisknout produkty z obyčejného papíru A4. Řezačka z tvrdokovu vyřeže každou vrstvu budoucího modelu z listu papíru. Poté se vrstvy slepí běžným klerickým lepidlem na vodní bázi. Tuto technologii tisku využívá inovativní 3D tiskárna MATRIX 3000.

Tiskový materiál: standardní kancelářský papír

1. Contour Crafting (CC)

Tuto technologii vynalezl profesor Behrokh Khoshnevis(Behrokh Khoshnevis z University of Southern California CC je technologie budov a 3D tiskárny ji nepoužívají. Tiskové zařízení připomíná spíše portálový jeřáb. Místo mnohatunového háku, která má stříkací hlavu na beton se zabudovanými pneumatickými formovači povrchu. Okamžitě tuhnoucí betonová malta vrstva po vrstvě se nanáší na základnu domu. Stěny, spolu s otvory, ventilační otvory, komíny v pravém slova smyslu nám rostou před očima. Na erekci prohlubně« krabic“ jedné chaty o rozloze 100 metrů čtverečních zabere zhruba osm hodin nepřetržité práce.

Tiskový materiál: betonová směs

Kolegové, dnes budeme mluvit o bolestech!

Totiž to, jak se vám někteří prodejci 3D tiskáren snaží prodat svůj produkt háčkem nebo podvodem....

Nejprve si povíme dvě nejrozšířenější technologie 3D tisku: DLP a SLA, to jsou nejrozšířenější 3D tiskárny ve stomatologii.

Na dentálním trhu jsou dnes nejoblíbenější tiskárny využívající tiskové technologie DLP a SLA, jaký je mezi těmito dvěma technologiemi rozdíl?

Oba (DLP i SLA) používají jako tiskovou surovinu „tekutý plast“, jinými slovy fotopolymer, který vlivem UV záření polymeruje a přebírá pevnou formu.

Trocha historie:

Průkopníky ve vývoji dentálního 3D tisku a vytváření široké škály biokompatibilních polymerů je holandská společnost Nextdent, dříve všem známá jako Vertex.

Tuto zimu, když viděl velký potenciál těchto biokompatibilních materiálů, koupil Nextdent otec 3D tisku, 3D gigant americká společnost 3D Systems.

Získat certifikaci pro biokompatibilní materiály není snadné, proto jsou fotopolymery Nextdent nakupovány jinými společnostmi a prodávány pod různými značkami: Formlabs, Novux a další.

Nyní zpět k technologiím 3D tisku.

DLP. Princip tisku:

Program dodávaný s tiskárnou rozloží vytištěný objekt do vrstev o dané tloušťce.

Do vany tiskárny s průhledným dnem se nasype fotopolymer (tiskový materiál).

Pracovní stůl klesá až na samé dno vany a ustupuje ode dna do jedné (první) vrstvy našeho objektu (v tomto „prohloubení“ je tekutý fotopolymer).

Projektor umístěný pod vanou promítá obraz první vrstvy na dno vany a díky UV záření zamrzne pouze plast, na který dopadl obraz z projektoru.

Takto náš tištěný objekt roste vrstvu po vrstvě, ať už jde o model čelisti nebo dočasnou korunku. SLA. Princip tisku: Princip tisku je podobný, ale s tím rozdílem, že se nepromítá celá vrstva, ale každým bodem předmětu rychle prochází laserový paprsek, který polymerizuje tekutý fotopolymer (materiál)

Často není pro kupujícího snadné pochopit všechny vlastnosti 3D tiskárny a jejích materiálů samostatně, ale existuje jeden jasný ukazatel, kterým se řídí téměř každý. A tento ukazatel samozřejmě hrají především prodejci 3D tiskáren.

Už jste uhodli, jaký je hlavní argument, který uvádějí, když vám prodávají svou tiskárnu?

Přesnost tisku!

Pojďme se tedy zabývat tímto oblíbeným parametrem, který je úmyslně nebo z neschopnosti překroucen tím či oním směrem.

Přesnost tisku.

Tento parametr závisí na mnoha faktorech, navíc nejen na tiskárně, ale také na materiálu a prostředí.

Jak to závisí na materiálu?

Čím neprůhlednější materiál (vyplněný pigmenty a blokátory světla), tím přesnější budou produkty z něj vytištěné. To je způsobeno absencí rozptylu světla během tisku a polymerace materiálu sousedícího s modelem.

Jak to závisí na prostředí?

Při tisku fotopolymerem je důležité kontrolovat jeho teplotu během tisku.

Při polymeraci právě v DLP tiskárnách vzniká velké množství tepla.

Jak vysoká teplota ovlivňuje tisk?

Velmi zjednodušeně se chemická reakce urychlí a proudového světla je příliš mnoho na to, aby materiál polymerizoval.

Zvyšuje se riziko polymerace mezní vrstvy modelu (nadměrná plastická expozice), respektive zvětšení její velikosti, jinými slovy ztráta přesnosti.

U SLA tiskáren to není tak děsivé, protože laser má menší výkon (produkuje méně tepla), objem lázně pro materiál je obvykle mnohem větší (než u DLP tiskáren), což vede k tomu, že fotopolymer ve vaně se ohřívá pomaleji a nehrozí přehřátí.

Proto SLA tisk trvá o něco déle, ale nehrozí u něj rizika přehřátí a ztráty přesnosti jako u DLP tiskáren.

Chcete-li tedy získat co nejpřesněji vytištěný produkt a ve vašem pokoji je horko, ovládejte teplotu použitého polymeru.

Studená - také ne nejlepší možnost protože médium nemusí mít dostatek světla, nepřilne k tiskovému stolu a budete muset médium předehřát a spustit celý proces tisku od začátku.

Zajídat se s nahřátým materiálem samozřejmě není příliš pohodlné!

Pokud ale vaše tiskárna disponuje funkcí automatického ohřevu materiálu, nebudete to muset řešit ručně.

1

Je zvažována metoda získávání master modelů (RP-prototypů) syntézou vrstva po vrstvě pro odlévání na vyhořelé modely metodou sterolitografie s využitím technologie Digital Light Processing. Je stanovena možnost získání modelů s vnitřní nastavitelnou buněčnou strukturou v podobě typické Wigner–Seitzovy elementární buňky. Jako výchozí materiál byl použit zesíťovaný fotosenzitivní polymer Envisiontec SI500. V této práci byl navržen 3D počítačový model ve formátu STL a získán prototyp, kterým je plášť vyplněný nastavitelnou buněčnou strukturou. Stanoví se optimální režimy osvětlení a tloušťka osvětlené vrstvy vzorku, pomocí kterých je možné řídit rozměry můstků buněčné struktury. Přítomnost struktury ve formě pole buněk v modelu v budoucnu výrazně sníží množství použitého materiálu a sníží tlak na keramický plášť při jeho odstranění.

digitální zpracování světla

modely syntézy

voštinová struktura

fotopolymer

hlavní model

1. Vasiliev V.A., Morozov V.V. Výroba ocelových odlitků podle fotopolymerních modelů vypalováním ve formě / Int. NTC" Současné problémy hutní výroba“. So. práce. - Volgograd. 2002. - S. 336-337.

2. Vasiliev V.A., Morozov V.V., Shiganov I.N. Použití metod vrstveného vytváření trojrozměrných objektů ve slévárenské výrobě// Vestnik mashinostroeniya. 2001. - č. 2. - S. 4–11.

3. Evseev A.V. Operativní formování trojrozměrných objektů laserovou stereolitografií [Text] / A.V. Evseev, V.S. Kamaev, E.V. Kotsyuba a další // So. Sborník IPLIT RAS. – S. 26–39.

4. Zlenko M.A. Aditivní technologie ve strojírenství [ Elektronický zdroj]: tutorial pro vysoké školy ve směru výcviku mistrů "Technologické stroje a zařízení" / M.A. Zlenko, A.A. Popovič, I.N. mutylin. [SPb., 2013] URL: http://dl.unilib.neva.ru/dl/2/3548.pdf

5. Zlenko M. Technologie rychlého prototypování - vrstva po vrstvě syntéza fyzické kopie na základě 3D CAD modelu // CAD/CAM/CAE Observer. 2003. č. 2 (11). s. 2–9.

6. Skorodumov S.V. Technologie syntézy vrstev po vrstvě pro vytváření trojrozměrných modelů pro výrobu polotovarů. // Bulletin strojírenství. - 1998. - č. 1. - S. 20–25.

7.S.O. Onuh., Y.Y. Yusuf. Technologie rychlého prototypování: aplikace a výhody pro rychlý vývoj produktů. // Journal of Intelligent Manufacturing. 1999.V.10.PP. 301–311.

Moderní 3D počítačové návrhové systémy mohou výrazně snížit čas a náklady vynaložené na vývoj a konstrukci nových dílů. Přechod na digitální popis produktu – CAD a z toho plynoucí RP technologie (RP technologie pro rychlé prototypování) způsobil revoluci ve slévárenském průmyslu, zejména v high-tech odvětvích – letectví a kosmonautika, jaderný průmysl, lékařství a přístrojové vybavení.tradiční technologie, využití tzv. nové metody získávání modelů syntézy odlitků díky technologiím vrstvené syntézy fotopolymerního materiálu umožnily radikálně zkrátit čas na tvorbu nových produktů, zlepšit kvalitu a přesnost odlitků a snížit zmetkovitost.

Nejčastěji se prototypy RP používají jako modely vytavitelného lití ve slévárnách k výrobě vysoce přesných a geometricky složitých kovových odlitků. Použití RP-modelů jako vyhořelých modelů v procesech odlévání umožňuje získat geometricky složité kovové odlitky s přesností minimálně 12 jakosti a průměrnou drsností povrchu 7Ra. Použití modelů syntézy (RP prototypy) je však často doprovázeno praskáním a následnou destrukcí licí formy ve fázi vysokoteplotního odebírání hmoty modelu.

Hlavní důvod destrukce keramických forem v procesu odstraňování vstřikovacího modelu je spojen s rozdílem v termomechanických vlastnostech keramického pláště a materiálu prototypu. Jedním ze způsobů, jak snížit kontaktní napětí mezi modelem odlitku a keramickou formou v procesu tepelné expozice, je nahradit monolitický model modelem ekvivalentního tvaru, kterým je skořepina s buněčnou výplní vnitřní dutiny jako nosný rám, který zabraňuje ztrátě stability pláště vlivem zbytkových napětí. Návrh takových modelů syntézy zahrnuje volbu tvaru a geometrických parametrů článku, které na jedné straně zajišťují minimální úroveň kontaktních napětí a na druhé straně zachovávají stanovené parametry přesnosti polymerního modelu. v celém procesu výroby a lisování.

Účelem této práce je prostudovat možnost získání prototypů RP s vnitřní nastavitelnou strukturou v podobě článků typu Wigner-Seitz.

Materiály a metody výzkumu

Výchozím materiálem je síťovaný polymer Envisiontec SI500, který se používá v procesu stereolitografie. K získání prototypů s nastavitelnou vnitřní strukturou jsme použili v této práci technologický postup stereolitografie, jejíž schéma je znázorněno na obrázku 1. Hlavním rozdílem od klasické stereolitografie je odklon od použití schématu s laserem pro iniciaci fotopolymerizační reakce a jeho nahrazení několika digitálními videoprojektory využívajícími Digital Light Processing (DLP) technika. Vývojář této technologie je Enviziontec (Německo). Jako výchozí materiál pro tvorbu modelu je použit akrylový fotopolymer. Podstatou procesu je použití "masky" každé aktuální sekce modelu, promítané na pracovní plošinu přes speciální systém velmi malých zrcadel pomocí bodového světla (obsahujícího dvě lampy s vysokým jasem světla). Plošina po nasvícení vrstvy klesá přesně na tloušťku další vrstvy do lázně s tekutým polymerem. K vytvoření a vystavení každé vrstvy viditelnému světlu dochází poměrně rychle. To vysvětluje vysokou rychlost modelů budov (v průměru 1 cm za hodinu na výšku s konstrukčním krokem 50 µm).

Rýže. 1. Schéma činnosti stereolitografického stroje využívajícího technologii DLP: 1 - projektor; 2 - fotomaska; 3 - mechanismus zarovnání polymeru; 4 - lázeň s kapalným polymerem; 5 - snížená základna; 6 - model vytvrzeného polymeru

Při použití kroku 25 μm nejsou na modelech prakticky žádné kroky z vrstev, typické pro všechny technologie syntézy vrstva po vrstvě. Tato možnost umožňuje získat výrobky s vysokou kvalitou povrchu s drsností až Ra0,1 a rozměrovou přesností až 0,1 mm.

Výsledky výzkumu a diskuse

K výrobě prototypů s vnitřní nastavitelnou strukturou byl použit Envisiontec Perfactory XEDE. Byly provedeny práce na modelování vzorku, což je skořepina o síle stěny 0,5 mm, vyplněná komůrkovou nastavitelnou konstrukcí (obr. 3). K vyplnění vnitřního objemu vzorku byla použita elementární jednotková buňka Wigner-Seitz, což je pole v souboru STL. Experimenty byly prováděny při různých parametrech doby expozice vzorku každé následné polymerační vrstvy od 6,5 do 18 s.

Rýže. 3. CAD model skořepiny krychle vyplněné voštinovou strukturou

Výsledkem provedených prací byl získán prototyp s tloušťkou stěny pláště 0,5 mm, vyplněný buněčnou strukturou z fotopolymerního materiálu SI500 (obr. 4). Doba expozice každé vrstvy je 18 s (plášť i buněčná struktura s tloušťkou můstku 0,5 mm).

Rýže. čtyři. Prototyp s organizovanou buněčnou strukturou

Změnou parametrů osvětlení vrstvy polymerujícího materiálu je možné získat články s tloušťkou můstku v rozmezí velikostí od 0,12 do 0,5 mm.

Závěr

Byla stanovena technologická možnost rozvoje technologie pro získávání složitých geometrických objektů s vnitřní nastavitelnou buněčnou strukturou. Potenciální uplatnění této technologie je možné ve slévárenském průmyslu, zejména při odlévání na vypálené modely. Nahrazením monolitického hlavního modelu modelem představujícím skořepinu s vnitřní nastavitelnou strukturou ve formě buněk je možné snížit tlak vypálené kompozice modelu na keramickou formu volbou tloušťky, tvaru a velikosti skořepiny. buněk.

Recenzenti:

Sirotenko L.D., doktor technických věd, profesor, Perm National Research Polytechnic University, Perm;

Khanov A.M., doktor technických věd, profesor, Perm National Research Polytechnic University, Perm.

Bibliografický odkaz

Shumkov A.A. VYTVÁŘENÍ MISTROVÝCH MODELŮ SYNTÉZOU FOTOPOLYMERU VRSTVA // Moderní problémy vědy a vzdělávání. - 2015. - č. 2-1 .;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=20538 (datum přístupu: 01.02.2020). Upozorňujeme na časopisy vydávané nakladatelstvím "Přírodovědná akademie"

Mnoho šperkařů při své práci úspěšně používá softwarově řízené frézky, které brousí vosky na odlévání, a některá zařízení - a hned i kovové díly. V tomto článku se podíváme na 3D tisk jako na alternativu a doplněk k tomuto procesu.

Rychlost

Při vytváření dílu v jediné kopii vítězí CNC frézka v rychlosti - fréza stroje se pohybuje rychlostí až 2000-5000 mm/min a tam, kde to fréza zvládne za 15 minut, tiskárna dokáže vytisknout díl až hodinu a půl, někdy i více.

To však platí pouze pro jednoduché a hladké výrobky, jako je snubní prsten jednoduchého tvaru a bez vzoru, které nevyžadují vysokou kvalitu povrchu, protože. snadno se rychle vyleští. Router řeže složité produkty tak pomalu, jak je 3D tiskárna tiskne, a často déle – doba zpracování může dosáhnout až šesti hodin.

Fotka @ FormlabsJp

Při vytváření série produktů najednou se situace dramaticky mění - na jeden průchod je tiskárna schopna vytisknout celou platformu šablon - jedná se o platformu (například tiskárna Form 2) 145x145 mm a tam se vejdou , dle velikosti modelů až 35 kusů. S rychlostí tisku 10-30 mm/hod (a tiskne ve vrstvách, bezprostředně po celé ploše platformy), to dává znatelnou výhodu oproti routeru, který vyřízne pouze jeden model najednou – to je buď jeden složitý díl, nebo několik jednoduchých, plochých, z jednoho válcového voskového polotovaru.

3D tiskárna navíc dokáže vytisknout strom modelů k odlévání najednou, aniž by bylo nutné jej skládat ze samostatných přířezů. To také šetří čas.

Fotka @ 3d_cast

Přesnost a kvalita

Přesnost polohování frézy na CNC strojích dosahuje 0,001 mm, což je více než u 3D tiskárny. Kvalita povrchové úpravy frézkou závisí i na velikosti samotné frézy a rádius hrotu frézy je minimálně 0,05 mm, ale pohyb frézy je nastaven programově, většinou se jedná o krok o třetinu popř. poloviny frézy, respektive - všechny přechody jsou vyhlazeny.

Fotka @ freemanwax

Tloušťka vrstvy při tisku na formulář 2, nejoblíbenější, ale zdaleka ne nejpřesnější tiskárna, a tedy i vertikální přesnost, je 0,025 mm, což je polovina průměru hrotu jakékoli frézy. Jeho průměr paprsku je 0,14 mm, což snižuje rozlišení, ale také umožňuje získat hladší povrch.

Fotka @ landofnaud

Obecně platí, že kvalita produktů získaných na fotopolymerové tiskárně a top frézky srovnatelný. V některých případech u jednoduchých tvarů bude kvalita frézovaného dílu vyšší. Se složitostí formulářů je příběh jiný – 3D tiskárna je kvůli konstrukčním omezením schopna vytisknout něco, co žádný router nikdy nevystřihne.

Ekonomika

Fotopolymery používané ve stereolitografických tiskárnách jsou dražší než běžný šperkový vosk. Velké kusy vosku po frézce lze roztavit do nových přířezů, i když je to také čas a kroky navíc, ale také úspora. Frézovaný vosk vyjde levněji, pokud jde o cenu každého jednotlivého produktu stejného objemu.

Vosk není jediný spotřební materiál při práci frézky se frézy také postupně opotřebovávají a vyžadují výměnu, vydrží 1-2 měsíce intenzivní práce, ale mezeru to moc nezmenšuje.

Práce frézy je z hlediska nákladů na vyrobené výrobky levnější.

Fotka @ 3DHub.gr

Pohodlí a příležitosti

Specifikum frézování je takové, že ani na pětiosém stroji fréza zdaleka nedosáhne všude. To nutí klenotníky vytvářet kompozitní modely z více dílů, které je pak potřeba pájet, nebo dokonce ručně předpřipravovat. 3D tiskárna je naproti tomu schopna vytisknout model libovolně složitého tvaru včetně vnitřních dutin a složitých spojů v jediném průchodu.

Jak se to stane?

Tištěné modely se připájejí k voskovému sudu, poté se výsledná struktura nalije sádrou nebo speciálním roztokem, načež se hotová forma zahřeje v peci a poté se naplní kovem.

Voskový materiál vyhoří beze zbytku, což kovu umožňuje zabrat veškerý volný prostor a přesně opakovat tvar obrobku.

Více informací:

1. Proces odlévání začíná tiskem modelu a standardním potiskovým zpracováním - potištěný díl se oddělí od podkladů, omyje, podrobí vytvrzení v ultrafialovém záření, v případě potřeby lehce vyleští.

2. Dále je postup podobný jako při odlévání za použití běžných šablon. Polotovary jsou připájeny k voskovému uzávěru, který je udrží ve správné poloze a vytvoří kanál pro rozvod kovu.

Pokud to počet a velikost produktů umožňuje, můžete tento krok přeskočit - pokud tisknete produkty společně s vtokem jako celek.

3. Vtok je upevněn v licí baňce. Pokud je baňka perforovaná, měly by být otvory uzavřeny například balicí páskou.

4. Plnicí roztok se namíchá v poměrech stanovených výrobcem.

Poté se nalije do baňky s nálitkem uvnitř. Nalévejte opatrně, abyste nepoškodili model a neposunuli vánoční stromeček.

5. Baňka se umístí do vakuové komory na alespoň 90 sekund, aby se z roztoku odstranil veškerý vzduch. Poté se přenese na místo chráněné před vibracemi pro rychlé ztuhnutí.

6. Licí nádoby se vloží do sušárny, studené nebo zahřáté na 167ºC a teplota se postupně zvyšuje, dokud plast modelů zcela nevyhoří.

Předehřev - předehřev.

Vložte baňku - vložte baňku do trouby.

Rampa - zvýšení (změna) teploty.

Podržet - udržet teplotu (příklad: 3h = 3h)

7. Po dokončení tohoto procesu se do formy nalije kov.

8. Po nalití se forma ochladí, výplňový materiál se vymyje.

9. Zbývá pouze odstranit hotové výrobky, oddělit je a lehce vyleštit.

Fotografie produktů vytvořených Top3DShop:

Závěry:

Obě technologie mají svá pro a proti. Pokud šperkařská dílna již má CNC frézka, pak si poradí s většinou úkolů pro výrobu jednotlivých kopií. Navíc, pokud se vyrábějí pouze jednotlivé kopie a ne příliš často, pak zde vítězí stroj a to v rychlosti.

Pokud neexistuje úkol rozvinout výrobu, zvýšit objem práce, obrat finančních prostředků, zvýšit úroveň složitosti produktů, pak bude 3D tiskárna jen další finanční zátěží.

S nárůstem tempa a objemu práce, s neustálým zaváděním nových modelů se výhody 3D tiskárny stanou okamžitě patrnými, v hromadné výrobě je rozdíl v rychlosti vážný. Tiskárnu je těžké přeceňovat při rychlém prototypování a výrobě dávek polotovarů.

Pokud podnik splní oba typy zakázek – jednorázové i sériové – bude efektivnější a ekonomicky výhodnější mít na farmě obě zařízení, pro různé typy prací se budou organicky doplňovat.

Zařízení

Formulář Formlabs 2

Technologie: SLA

Pracovní komora: 145 x 145 x 175 mm

Tloušťka vrstvy: 25-100 mikronů

Laserové zaostření: 140 µm

Výkon paprsku: 250mW

Cena: 320 000 rublů

Form 2 je kompaktní stereolitografická 3D tiskárna, která se snadno vejde na váš pracovní stůl.

Díky své přesnosti (25-100 mikronů) je velmi oblíbený u ortodontistů a klenotníků, protože je schopen vytisknout mnoho produktů v jednom sezení.

Fotka @ FormlabsJp

Fotopolymer pro tisk vyhořelých modelů stojí 46 000 rublů za 1litrovou kazetu.

3D Systems Projekt MJP 2500

Technologie: MJM

Pracovní komora: 295 x 211 x 142 mm

Rozlišení: 800 x 900 x 790 dpi

Tloušťka vrstvy: 32 mikronů

Cena: 3 030 000 rublů

Vícetrysková tiskárna od 3D Systems, určená pro tisk lisovaných přířezů s materiály VisiJet a funkčních dílů s plasty.

MJP je kompaktnější než stereolitografické tiskárny – je mnohem větší a nelze jej umístit na pracovní plochu, ale to je kompenzováno rychlostí tisku a větší pracovní plochou.

3D systémy ProJet MJP 3600W Max

Technologie: MJM

Pracovní komora: 298 x 183 x 203 mm

Rozlišení: až 750 x 750 x 1600 DPI

Tloušťka vrstvy od: od 16 µm

Přesnost tisku: 10-50 mikronů

Cena: 7 109 000 rublů

ProJet 3600W Max je vylepšená verze ProJet 3500 CPX, specializované 3D tiskárny pro tisk litého vosku. Jedná se o průmyslové 3D tiskárny používané v továrnách v nepřetržitém provozu, s velkou platformou a vysokým výkonem. Tiskárny této řady využívají technologii víceproudového modelování (Multi Jet Modeling, MJM), která zvyšuje rychlost práce a umožňuje použití materiálů VisiJet speciálně pro to určených.

Technologie: DLP (digitální zpracování světla)

Tisková plocha: 120×67,5×150mm

Tloušťka vrstvy: 25-50 µm (0,025/0,05 mm)

Rozlišení: 62,5 µm (0,0625 mm)

Cena: od 275 000 rublů

Hunter je nová DLP 3D tiskárna od Flashforge. DLP je stereolitografická technologie, která místo laseru využívá projektor.

Tato technologie má své výhody – DLP tisk je rychlejší a dokáže podat skvělé detaily v ultra malých měřítcích. Na druhou stranu DLP projekce se skládá z pixelů, pokud potřebujete dokonale hladký povrch, je lepší zvolit SLA tiskárnu, například Form 2.

Flashforge ​Hunter DLP 3D je kompatibilní s třetí generací stereolitografických pryskyřic, což uživateli dává široký výběr tiskových materiálů.

Tiskárna využívá DLP modul vlastní konstrukce výrobce, jehož vlastnosti jsou optimalizovány speciálně pro 3D tisk. Tato součást má větší lineární přesnost než běžné DLP určené pro spotřebitelské videoprojektory.

Wanhao Duplicator 7 v1.4

Technologie tisku: DLP, 405nm

Maximální rychlost tisku: 30 mm/hod

Maximální tisková plocha: 120x68x200 mm

Rozlišení: 2560 x 1440 pixelů na vrstvu

Přesnost: 0,04 mm

Tloušťka vrstvy: 0,035-0,5mm

Hmotnost: 12 kg

Cena: 35 900 rublů.

Wanhao Duplicator 7 je levná fotopolymerová tiskárna pro vyzkoušení stereolitografie. Nevýhodou tohoto modelu je nízká stabilita, nízké rozlišení a problémy s opakovatelností po vybalení.

Fotka @