Aditivne tehnologije u pilot ljevaonici. Tehnologije lijevanja metala i plastike pomoću sinteznih modela i kalupa za sintezu

(Znanstveni nadzornik Centra za aditivne tehnologije Saveznog državnog unitarnog poduzeća "NAMI", doktor tehničkih znanosti

Mihail Zlenko; Pavel Zabednov, direktor FSUE Vneshtechnika)

UVOD Pri razvoju i stvaranju novih industrijskih proizvoda posebno

Bitna je brzina prolaska kroz faze istraživanja i razvoja, koja pak bitno ovisi o tehnološkim mogućnostima pilot proizvodnje. NA

To se posebno odnosi na proizvodnju dijelova za lijevanje, koji su često najzahtjevniji i najskuplji dio. zajednički projekt. Dok je stvarao novi proizvodi, posebno u fazi istraživanja i razvoja u pilot proizvodnji, koju karakterizira

studije varijanti, potreba za čestim promjenama dizajna i, kao rezultat toga, stalna korekcija tehnološke opreme za proizvodnju

prototipova, problem brze proizvodnje dijelova odljevaka postaje ključan. U pilot proizvodnji i dalje prevladavaju tradicionalne metode ručne izrade opreme za lijevanje (uglavnom drvenih modela).

ili korištenjem strojne opreme, rjeđe CNC-a. 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 stvarati "normalnu" tehnološku opremu za serijsku

proizvodnja. U takvim uvjetima, vrlo skup proizvod - oprema za lijevanje, pokazuje se zapravo jednokratnim, koji se ne koristi u daljnjem radu na proizvodu zbog prirodnih i značajne promjene dizajn proizvoda tijekom istraživanja i razvoja. Dakle, svaka iteracija, svaka aproksimacija konstrukcije

detaljima do konačne verzije često je potrebna nova tehnološka oprema,

budući da se preinaka starog ispostavlja pretjerano napornom ili uopće nije mogućom. U tom smislu, tradicionalne metode nisu samo skupe u smislu materijalnih gubitaka, već i iznimno dugotrajne.

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

(zbog CAD-a!) aditivne tehnologije napravile su pravu revoluciju u ljevaonici, što je posebno vidljivo u visokotehnološkim industrijama - zrakoplovnoj i svemirskoj industriji, nuklearnoj industriji, medicini i instrumentaciji, u industrijama u kojima je malo serijski, često

komadna (mjesečna, godišnja) proizvodnja. Tu dolazi do odstupanja od tradicionalnih tehnologija,

korištenje novih metoda za dobivanje kalupa za sintezu lijevanja i modela sinteze zahvaljujući tehnologijama sinteze sloj po sloj omogućilo je radikalno smanjenje vremena

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

detalj konstrukcije motora - blok cilindra. Da bi prvi

prototip tradicionalnim metodama

potrebno je najmanje 6 mjeseci, a glavni vremenski troškovi

račun za stvaranje

Brzo lijevani model i odljev bloka cilindra (lijevano željezo) šablonska oprema za lijevanje "u zemlju".

Korištenje Quick-Cast tehnologije u tu svrhu (uzgoj modela odljevka

iz fotopolimera na SLA-stroju s naknadnim lijevanjem prema spaljenom modelu)

smanjuje vrijeme za dobivanje prvog odljevka sa šest mjeseci na dva tjedna!

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

tehnološki ciljevi - lijevanje u uzgojene pješčane kalupe. Prema ovoj tehnologiji, uopće nema potrebe za izradom modela za lijevanje:

uzgaja se „negativ“ detalja – forma. Kalup za lijevanje tako velikog dijela kao što je blok cilindra,

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

„običnim“ proizvodima za lijevanje koji nemaju posebne zahtjeve za točnost lijevanja odn

Ulomci pješčanog kalupa unutarnje strukture, može se dobiti u obliku Gotovi proizvodi unutar nekoliko dana: izravna voštana masa (1 dan); kalupljenje + sušenje kalupa (1 dan); kalcinacija

kalupi i sam lijev (1 dan); ukupno: 3-4 dana, uzimajući u obzir pripremno-završno vrijeme. Gotovo sva izgradnja automobila i zrakoplova

tvrtke u industrijaliziranim zemljama imaju u svom arsenalu pilot proizvodnje desetke AF strojeva koji služe zadacima istraživanja i razvoja. Štoviše, ti se strojevi počinju koristiti kao "normalni" tehnološka oprema u

jedinstveni tehnološki lanac i za masovnu proizvodnju.

1. Aditivne tehnologije i brza izrada prototipova

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

Izrazi engleskog tehničkog leksikona koji označavaju aditivnu, tj. "dodavanje", metodu dobivanja proizvoda (za razliku od tradicionalnih metoda strojne obrade "oduzimanjem" materijala od niza izratka). Koriste se uz frazu Rapid Prototyping (ili RP -

tehnologije) - Brza izrada prototipova, ali imaju općenitije značenje, točnije

reflektirajući Trenutna pozicija. Možemo reći da je Rapid Prototyping u modernom smislu dio AF tehnologija, "odgovornih" za stvarnu izradu prototipa metodama sinteze sloj po sloj. AF - ili AM - tehnologije pokrivaju sva područja sinteze proizvoda, bilo da se radi o prototipu,

prototip ili serijski proizvod.

Bit AF-tehnologija, kao i RP-tehnologija, sastoji se u sloj-po-sloj konstrukciji, sloj-po-sloj sintezi proizvoda - modela, formi, master modela itd. fiksiranjem slojeva modela materijala i njihovim povezivanjem. u seriji različiti putevi: sinteriranje, stapanje, lijepljenje, polimerizacija - ovisno o nijansama određene tehnologije. Ideologija aditivnih tehnologija temelji se na digitalne tehnologije, koji se temelje na

leži digitalni opis proizvoda, njegov računalni model ili tzv. CAD model. Pri korištenju AF-tehnologija, sve faze implementacije projekta od ideje do

materijalizacije (u bilo kojem obliku - u poluproizvodu ili u obliku gotovih proizvoda) nalaze se u "prijateljskom" tehnološkom okruženju, u jednom tehnološkom lancu, gdje svaki tehnološka operacija također izvedena u digitalnom obliku

CAD\CAM\CAE sustav. U praksi to znači stvarni prijelaz na tehnologije "bez papira", kada u načelu nije potrebna tradicionalna papirna dokumentacija za crtanje za izradu dijela.

Trenutno na tržištu postoje različiti AF sustavi koji proizvode

modeli na raznim tehnologijama i od raznih materijala. Međutim, zajedničko im je načelo izgradnje modela sloj po sloj. Posebnu ulogu u modernizaciji ljevaoničke proizvodnje imaju AF-tehnologije, koje su omogućile rješavanje dotad nerješivih problema, „uzgoj“ modela i kalupa za odljeve koji su nemogući.

izrađeni na tradicionalne načine. Uvjeti izrade modela opreme radikalno su smanjeni. Razvoj vakuumskog oblikovanja i tehnologija vakuumskog oblikovanja

lijevanje prema kalupima i modelima dobivenim aditivnim tehnologijama omogućilo je višestruko i desetke puta skraćenje vremena izrade pilot, prototipova, a u nekim slučajevima i serijskih proizvoda. Nedavni napredak na tom polju

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

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

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

očite prednosti u pogledu brzine i, često, u troškovima proizvodnje proizvoda, ove tehnologije imaju važnu prednost u smislu sigurnosti okoliš a posebno emisije stakleničkih plinova i "toplinsko" onečišćenje. Aditiv

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

"Pod pritiskom" globalni razvoj trodimenzionalnih CAD/CAM/CAE-tehnologija, suvremena ljevaonica, a prije svega pilot proizvodnja, prolazi kroz značajnu modernizaciju, koja ima za cilj stvoriti uvjete za punu implementaciju principa "bezpapirnih" tehnologija kroz cijeli proces stvaranja novi proizvod - od dizajna i razvoja CAD modela, prije

finalni proizvod, biti sastavni dio ciklusa projektiranja i izrade prototipova, prototipova i malih serija proizvoda raznih namjena sa širokim spektrom korištenih materijala. I za tu svrhu, "kotačići"

opremljen potpuno novom opremom za njih, dajući im nov

mogućnosti da se udovolji „hirovima“ dizajnera, ali istovremeno zahtijevajući od njih svladavanje novih znanja, tjerajući i tehnologe i dizajnere da govore istim 3D jezikom, dok, ako ne eliminira, onda značajno slabi vječnu konfrontaciju između tehnologa i dizajner.

Moderni centri aditivne tehnologije često u punom nazivu

Ruska industrija, često unutar istog poduzeća

koncentrirana je proizvodnja velikog asortimana proizvoda od raznih materijala, gdje su mnoga poduzeća, iz različitih razloga, prisiljena održavati

njegov " naturalno gospodarstvo“, ovaj pristup je prilično racionalan.

Pilot ljevaonica za proizvodnju metala i plastike

proizvodi imaju mnogo toga zajedničkog, a korištenjem AF tehnologija postaje još više

slične kako u pogledu opreme koja se koristi, tako iu pogledu tehnoloških metoda iu smislu

obrazovanje i osposobljavanje stručnog kadra.

2. Aditivne tehnologije i ljevaonička proizvodnja

Kao što je već navedeno, AF tehnologije su od posebne važnosti za ubrzanu proizvodnju odljevaka. AF-strojevi se koriste za dobivanje:

- ljevaonički modeli;

majstorski modeli;

- ljevaonički kalupi i oprema za ljevaonice.

* unutar jednog članka nemoguće je opisati sve tehnologije i sve strojeve za sintezu sloj po sloj. Ovdje ćemo se ograničiti samo na one tehnologije koje su od najvećeg interesa u odnosu na probleme strojarstva, izostavljajući iz razmatranja prilično značajan broj strojeva "naoštrenih" za rješavanje posebnih problema opće medicine, biologije i stomatologije, elektronike ili industrije nakita. .

2.1. Izrada modela ljevaoničke sinteze može se dobiti (uzgojiti) iz:

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

- fotopolimerne kompozicije, posebno prema tehnologiji Quick-cast za post-casting na burn-out modelima ili MJ tehnologija (Multi Jet ) za

livenje za ulaganje;

2.1.1 Modeli sinteze od polistirena u prahu

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

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

male proizvodnje. Modeli od polistirena izrađuju se na AF-strojevima koristeći SLS tehnologiju - Selective Laser Sintering - sinterovanje praškastih materijala sloj po sloj. Ova tehnologija se često koristi kada je potrebna.

brzo napraviti jedan ili više odljevaka složenog oblika relativno velikim

	veličine			umjereno
	zahtjevi			po točnosti.
	Suština tehnologije je
	Sljedeći.			model
	materijal			polistiren
	prah veličine čestica 50-
				prevrće se
	poseban
SLS - SinterStation Pro model stroja i turbinskog kotača				platforma,
	uspostavljena			u zapečaćenom

komora s atmosferom inertnog plina (dušika). Laserska zraka "prolazi" tamo gdje računalo "vidi" u određenom dijelu "tijela" CAD modela, kao da sjenča

dio dijela, kao što to dizajner radi olovkom na crtežu. Ovdje je laser

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 nova porcija praha se valja preko stvrdnutog, formira se novi sloj, koji se također sinterira s prethodnim.

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

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

				očišćeno od
			prednost
				tehnologija
		je		odsutnost
		potpore - nisu potrebne,
		jer model i sve njegove
		slojevi u izgradnji tijekom
		zgrada		održanog
		niz
	Model od polistirena i odljev glave cilindra motora s unutarnjim izgaranjem	Dostupno
		Strojevi 3D sustava

i EOS vam omogućuju izradu prilično velikih modela - veličine do 550x550x750 mm (ovo je važno, omogućuje vam izradu velikih modela u cjelini, bez potrebe

lijepljenje pojedinačnih fragmenata, što povećava točnost i pouzdanost lijevanja,

posebno lijevanje pod vakuumom). Vrlo visoka pojedinost izrade modela: mogu se graditi površinski elementi (brojevi dijelova, uvjetni natpisi

i itd.) s debljinom fragmenata do 0,6 mm, zajamčena debljina stjenke modela do

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

pomoćna oprema. Je li to model od voska - "pretopljen", a model od stiropora - "izgorio". Razlike su samo u nijansama oblikovanja i toplinske obrade tikvica. Međutim, ove su nijanse važne. Raditi sa

polistirenski modeli zahtijevaju pozornost pri izgaranju: oslobađa se puno plinova (zapaljivih) koji zahtijevaju neutralizaciju, materijal

djelomično izgori u samoj oplati, postoji opasnost od stvaranja pepela i začepljenja oplate, potrebno je predvidjeti mogućnost otjecanja materijala iz stagnirajućih zona, bezuvjetan zahtjev je primjena kalcinacijskih peći s

programatore, a program spaljivanja polistirena bitno se razlikuje od programa topljenja voska. Ali općenito, uz određenu vještinu i iskustvo, lijevanje na polistirenske modele izgaranja daje vrlo dobar rezultat.

Polistirenski model (nakon uzgoja i infiltracije) i odljev, lijevano željezo

Nedostaci tehnologije uključuju sljedeće. Proces sinteriranja praha je toplinski proces sa svim nedostacima koji su mu svojstveni: neravnomjerna raspodjela topline po radnoj komori, po masi materijala, iskrivljenost

zbog temperaturnih promjena. Drugi. Polistirenski prah nije

slitine, poput poliamida ili metalnog praha, o kojima će biti riječi

ispod, naime, sinterira- Struktura modela je porozna, slična strukturi

pjena. To je učinjeno posebno kako bi se olakšalo daljnje uklanjanje materijala modela iz kalupa uz minimalna unutarnja naprezanja pri zagrijavanju. Konstruirani model, za razliku od npr. voska, zahtijeva vrlo pažljivo rukovanje kako tijekom čišćenja, tako i tijekom daljnjeg rada u pripremi za oblikovanje. Za snagu i jednostavnost korištenja

(spojnice s preklopnim sustavom,

kalupljenje) model je impregniran

poseban sastav na vosku

osnova – proces se naziva infiltracija. Model se stavi u posebnu pećnicu i na temp

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

boje se izvlače iz stroja

Polistirenski modeli i odljevci, aluminij modeli za snijeg od polistirena

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

određene vještine osoblja. Doista, nedavno ih je bilo

prahovi od polistirena koji ne zahtijevaju infiltraciju. To ublažava, ali ne i potpuno uklanja problem. Osim toga, infiltracija u obliku voska nije uvijek štetna potreba. Topi se u tikvici kada prvo izgori, prije polistirena i kada potonji dobije fluidnost,

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

Dakle, kada govorimo o "umjerenim zahtjevima za točnost" pri korištenju SLS tehnologije, mislimo na navedene objektivne razloge zašto točnost proizvoda dobivenih SLS tehnologijom ne može biti veća od

kada se koriste druge tehnologije koje nisu povezane s temperaturnim deformacijama. Takva je, primjerice, tehnologija fotopolimerizacije.

Govoreći o SLS tehnologiji, napominjemo još jednu stvar, koja se ne odnosi na polistiren, ali

"povezano"		smjer koji se ponekad koristi u ljevaonici. to
			uzgoj opreme za kalupljenje ljevaonica
			od poliamida u prahu. poliamid šir
			koristi se				funkcionalni
			izrada prototipa,			poliamid
			dovoljno jak i u mnogim slučajevima
			dopustiti		reproducirati				prototip
			što bliže "borbenom" proizvodu. NA
					ispada			ekonomski
			sredstvo		primijeniti			poliamid
			modeli kao alternativa drvenim.
			Model se uzgaja na isti način kao
			polistiren. U isto vrijeme, ako je moguće
	SLS-model	distributivni		njezina šuplja sa		minimum			moguće
	vratilo i kalupna kutija za		debljina stijenke (kako bi se smanjila
	primanje		gore navedene temperaturne deformacije!).
						davanje		snaga i

krutost je ispunjena iznutra epoksidnom smolom. Nakon toga se fiksiraju u konvencionalnu kutiju za kalupljenje, boje i zatim - prema tradicionalnoj tehnologiji kalupljenja.

Primjer takvog "brzog" alata za oblikovanje

ICE bregasto vratilo prikazano je na slici. Zbog velike duljine model se uzgaja u dva dijela, dijelovi se lijepe, pune epoksidnom smolom i učvršćuju u kalupnoj kutiji; trajanje operacija 2 dana.

2.1.2 Modeli sinteze iz fotopolimera

Suština tehnologije je korištenje specijalnih smola osjetljivih na svjetlost, koje se selektivno i slojevito suše na točkama ili mjestima gdje se snop svjetlosti dovodi prema zadanom programu. Metode osvjetljavanja sloja su različite (laser, ultraljubičasta lampa, vidljivo svjetlo). Postoje dvije glavne tehnologije za izradu modela iz fotopolimernih kompozicija: laserska stereolitografija ili

SLA tehnologija (od Steriolithography Laser Apparatus), ili jednostavno

stereolitografija - stvrdnjavanje sloja pomoću lasera i "instant" osvjetljavanje sloja - stvrdnjavanje fotopolimernog sloja ultraljubičastim bljeskom

lampe ili reflektori. Prva metoda uključuje sekvencijalno "prolaženje" laserske zrake preko cijele površine formiranog sloja, gdje se u presjeku nalazi "tijelo" modela. Prema drugoj metodi, stvrdnjavanje cijelog sloja

nastaje neposredno nakon ili tijekom njegovog nastanka zbog zračenja iz kontroliranog izvora svjetlosti – vidljivog ili ultraljubičastog. Razlika u metodama oblikovanja slojeva također određuje razliku u brzini gradnje

modeli. Očito je da je stopa rasta druge metode veća. Međutim

stereolitografija je bila i ostala najtočnija tehnologija i koristi se tamo gdje su zahtjevi za čistoćom površine i točnosti izrade modela osnovni i odlučujući. Međutim, "flare" tehnologije kontrolirane ekspozicije, koje koriste primjerice Objet Geometry i Envisiontec,

U mnogim slučajevima uspješno se natječu sa stereolitografijom, ostavljajući za sobom jasnu prednost u brzini izrade i cijeni modela. Niz proizvodnje

zadaci se jednako uspješno mogu rješavati uz pomoć AF-strojeva različitih razina. Na ovaj način, racionalan izbor tehnologija za dobivanje modela i, posljedično, oprema za izradu prototipa često nije očita i

treba provoditi uzimajući u obzir specifične uvjete proizvodnje i stvarne zahtjeve za modele. Kada je raznolikost zadataka koje treba riješiti

Očito, preporučljivo je imati dva stroja: jedan za proizvodnju proizvoda s povećanim zahtjevima, drugi - za obavljanje "rutinskih" zadataka i repliciranje modela.

Laserska stereolitografija

3D Systems je pionir u praktičnom razvoju tehnologija brze izrade prototipova. Godine 1986. prvi put je predstavila za komercijalni razvoj stereolitografski stroj SLA-250 s dimenzijama građevinske zone.

250x250x250 mm. Osnova SLA procesa je ultraljubičasti laser.

(kruto stanje ili CO 2 ). Laserska zraka ovdje nije izvor topline, kao u SLS tehnologiji, već izvor svjetlosti. Zraka "sjenča" trenutnu sekciju CAD modela i

učvršćuje tanki sloj tekućeg polimera na mjestima njegovog prolaska. Potom se platforma na kojoj se izvodi konstrukcija uranja u fotopolimernu kupku za veličinu koraka konstrukcije, a na očvrsli sloj se nanosi novi tekući sloj, a nova kontura se "obrađuje" laserom. Prilikom uzgoja modela koji ima prevjesne elemente, istovremeno s glavnim tijelom modela (i

od istog materijala) izgrađeni su nosači u obliku tankih stupova na kojima

prvi sloj prevjesnog elementa postavlja se kada dođe na red njegova izgradnja. Postupak se ponavlja do završetka izrade modela. Zatim se model izvadi, ostaci smole isperu acetonom ili alkoholom i uklone nosači. Kvaliteta površine stereolitografskih modela je vrlo visoka i često

model ne zahtijeva naknadnu obradu. Ako je potrebno, površinska obrada može

biti poboljšan, "fiksni" fotopolimer je dobro obrađen, a površina modela se može dovesti do zrcala. U nekim slučajevima, ako je kut između površine modela koji se gradi i okomice manji od 30 stupnjeva, model se može graditi bez nosača. I tako može biti

izgradio model za koji

nema problema s uklanjanjem nosača iz unutarnjih šupljina, što zauzvrat omogućuje dobivanje modela koje u načelu ne može izraditi niti jedan od

tradicionalne metode

SLA - model i odljev proizvoda "lopta", srebro (na primjer, nakit

Stereolitografija se široko koristi za:

- uzgoj ljevaoničkih modela;

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

Izrada dizajnerskih modela, izgleda i funkcionalnih prototipova;

- izrada maketa u prirodnoj veličini i maketama za hidrodinamiku,

aerodinamička, čvrstoća i druge vrste istraživanja.

No, u kontekstu ovog rada, bilježimo prva dva smjera, koja su važna za izravnu proizvodnju dijelova odljevaka. Za potrebe ljevanja koriste se tzv. Quick-Cast modeli, odnosno modeli za "brzo lijevanje".

Tako se nazivaju modeli pomoću kojih se, analogno voštanim modelima, mogu brzo dobiti metalni odljevci. Drugim riječima, to su modeli za odljev

iste tehnologije kao modeli od voska i polistirena. Ali postoji važna nijansa. Quick-Cast modeli imaju saćastu strukturu niza stijenki: vanjska i unutarnja površina stijenki su čvrste, a samo tijelo stijenke

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

Brzo lijevani model, također sa sustavom zatvaranja i lijevanjem glave cilindra (Al)

materijal će morati biti spaljen kada se priprema kalup za lijevanje metala. Drugo, tijekom procesa gorenja bilo koji materijal modela se širi i vrši pritisak na stijenke kalupa, dok kalup s elementima tankih stijenki može

biti uništeno. Struktura saća omogućuje modelu da se "savije" prema unutra tijekom širenja, bez naprezanja ili deformiranja stijenki kalupa. Ovo je najvažnija prednost Quck-Cast tehnologije.

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

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

šteta

posljednji. Međutim, ova metoda oblikovanja se rijetko koristi.

zbog nedovoljnog

snaga SLA -

CAD-model, SLA-model i izlijevanje prednjeg poklopca motora s unutarnjim izgaranjem "u zemlju" modela.

Samo po sebi dobivanje točnog i kvalitetnog modela skup je posao, a gubitak modela, forme i olive postaje još skuplji i dramatičniji, pogotovo kada su u pitanju kritični, složeni detalji. Stoga su SLA-strojevi vrlo brzo našli svoju primjenu u tim čvorištima tehnologija,

koji su bili ključni za pouzdanu proizvodnju složenih lijevanih proizvoda, prvenstveno u zrakoplovstvu, vojsci i svemiru

industrije, kao i u automobilskoj industriji.

Druga, ne manje važna, ali redom spominjana prednost je točnost izrade modela. Model je izgrađen u normalnim uvjetima sa

sobna temperatura. Gore spomenuti čimbenici toplinskog naprezanja i deformacije su odsutni. Vrlo mali promjer točke laserske zrake, 0,1-0,05 mm, omogućuje vam da jasno "proradite" tanke, filigranske fragmente modela, koji

učinio je stereolitografiju vrlo popularnom tehnologijom u nakitu

industrija.

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

određeno iskustvo dostupno je iu znanstvenim organizacijama automobilskog profila. Konkretno, u NAMI-u su po prvi put u Rusiji odljevci dobiveni ovom tehnologijom.

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

SLA - model i odljev rotora turbinske jedinice (JSC "TMZ")

Glavni proizvođač SLA strojeva je američka tvrtka 3D

Sustavi, koji

proizvodi široku paletu strojeva sa

različite veličine zonama

konstrukcija, od 250x250x250 mm do

1500x570x500 mm.Sa tehničkim

karakteristike

automobili mogu

upoznati

kampanje

www.3dsystems.com.

dano

glavni

samo jedan iPro 8000 stroj svaki,

dovoljno

iPro 8000 stroj

i SLA modeli

koristi se

industrija

ljevaonička proizvodnja.

Glavni parametri iPro 8000 SLA stroja

Radna veličina

Korak konstrukcije, mm

Dimenzionalno

modeli, kg

dimenzije, mm

Trošak, i početni i vlasnički, možda je jedini

nedostatak ove tehnologije. Zbog prisutnosti lasera, ove instalacije su relativno

ceste zahtijevaju redovite Održavanje. Stoga, posebno u posljednje vrijeme, kada se pojavilo puno 3D printera, oni se koriste za

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

modeli. I za druge svrhe, na primjer, dizajn izgleda, koriste se jeftinije tehnologije. Trošak potrošnog materijala je relativno visok - 200 ... 300 €, ali usporediv s cijenom modela materijala drugih tvrtki. Vrijeme

izrada modela ovisi o opterećenju radne platforme, kao io koraku izvođenja, ali u prosjeku 4-7 mm na sat po visini modela. Stroj može graditi

modeli s debljinom stijenke od 0,1 ... 0,2 mm.

DLP tehnologija

Programer ove tehnologije je međunarodna tvrtka Envisiontec, koji se može pripisati novopridošlicama na AF tržištu, izdala je svoje prve automobile u

2003 Envisiontec Perfactory obitelj koristi original

DLP - Digital Light Processing tehnologija. Njegova bit leži u formiranju

nazvana "maska" svakog trenutnog dijela modela projiciranog na radni

Perfektan EXEDE

Envisiontec modeli i odljevci dijelova motora, aluminij

platformu kroz poseban sustav vrlo malih zrcala pomoću reflektora visokog intenziteta svjetlosti. Oblikovanje i osvjetljavanje vidljivim svjetlom

svaki sloj se javlja relativno brzo - 3 ... 5 sekundi. Dakle, ako se u SLA-strojevima koristi "točkasti" princip osvjetljenja, onda je u Envisiontec strojevima "površinski", tj. cijela površina sloja je osvijetljena. Ovaj

objasnio vrlo velika brzina građevni modeli - prosječno 25 mm na sat visine s debljinom sloja gradnje od 0,05 mm. Pomoćni materijal je isti kao

glavni materijal je akrilni fotopolimer.

Envisiontec modeli se koriste na isti način kao i SLA modeli - kao master uzorci i uzorci za izgaranje. Kvaliteta modela je vrlo visoka,

međutim, inferioran je SLA modelima u pogledu točnosti. To je uglavnom zbog upotrebe epoksidnih fotopolimera s malim skupljanjem, kao u strojevima 3D Systems, već akrilnih,

imajući značajno veći, gotovo red veličine - 0,6%, koeficijent skupljanja tijekom polimerizacije. Međutim, prednost je dovoljno visoka točnost i površinska obrada, čvrstoća, lakoća rukovanja s vrlo

umjeren (u usporedbi sa stereolitografijom) trošak. Nedvojbena prednost Envisiontec tehnologije je velika brzina gradnje

modele i, posljedično, performanse RP-stroja.

Nedavno je NAMI održao

eksperimenti koji su općenito pokazali dobro izgaranje modela, nisko

sadržaj pepela. Primljeni su

kvalitetni odljevi automobilskih dijelova kako vakuumskim lijevanjem aluminija u gipsanim kalupima, tako i

atmosfersko lijevanje željeza

obećavajući i učinkovit za ljevaoničke svrhe, a ne samo za istraživanje i razvoj. Vrijeme (uzimajući u obzir pripremne i završne operacije) izgradnje dijelova prikazanih na slici - ulazna cijev s visinom

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

odnosno. Dok je na usporedivoj veličini

SLA-stroj Viper (3D Systems .) Takvi modeli su izgrađeni

bilo bi najmanje 5,5 i 16 sati.

Za industrijske primjene zanimljivi su strojevi serije Extrim i EXEDE. Ovi strojevi

pozicioniran kao AF - strojevi za industrijsku serijsku proizvodnju master modela i modela za lijevanje metala na spaljenim modelima, kao i

strojevi visokih performansi za servisne urede specijalizirane za pružanje usluga u području aditivnih tehnologija. Ekstremni stroj ima jedan digitalni reflektor sa

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

zona konstrukcije i debljina sloja konstrukcije kontroliraju se promjenom leća optičkog sustava.

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

Do danas postoji mnogo tehnologija za stvaranje stvarnih objekata iz 3D modela. Najčešća i pristupačna tehnologija je tisak na plastiku (FDM tehnologija).
U našem članku dajemo klasifikaciju tehnologija ispisa i opisujemo svaku od njih.

Trenutno se tehnologije 3D ispisa dijele u 4 glavne kategorije:

1. Ekstruzija - istiskivanje rastaljenog materijala;
2. Fotopolimerizacija - stvrdnjavanje polimera UV ili laserskim zračenjem.
3. Tisak sinteriranjem i taljenjem materijala
4. Laminacija - lijepljenje slojeva materijala s 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. Modeliranjemetodanavarivanje(Fused Deposition Modeling, FDM)

Najčešća tehnologija 3D printanja, posebno među osobnim i stolnim 3D pisačima.

Tehnologija radi na principu taloženja materijala u slojevima. Plastične ili metalne niti odmotavaju se iz role (uložak) i uvlače u glavu za ispis (ekstruder). Ekstruder zagrijava filamente do tekućeg stanja i istiskuje materijal kroz mlaznicu, krećući se u vodoravnom i okomitom smjeru, sloj po sloj formirajući objekt.

Prednosti tehnologije FDM 3D ispisa

• . brzina i jednostavnost izrade modela
• . raspoloživost;
• . sigurnost, ekološka prihvatljivost i netoksičnost većine materijala;
• . točnost konstrukcije;
• . jednostavnost korištenja i održavanja;
• . čvrstoća dijelova;
• . jednostavnost odlaganja.

Ispis materijala: Termoplastika (PLA, ABS, PVA, HIPS itd.), metali i legure s niskim talištem, jestive materijale(čokolada, itd.)

1.2. Modeliranje raspršivanjem nakon čega slijedi mljevenje slojeva (Drop On Demand Jet, DOĐet)

Ova tehnologija 3D ispisa također koristi dvije vrste materijala - modelni materijal i potporni materijal.

Glava za ispis raspršuje obje vrste istovremeno« potrošni materijal." Zatim posebna glava za glodanje hladi prskani sloj i mehanički ga obrađuje. DOĐet tehnologija omogućuje vam izradu visoko preciznih modela s apsolutno glatkom površinom. Budući da se raspršivanje radnog sloja događa zbog mehanički pokretne glave, tada brzina izrade prototipa uvelike ovisi o složenosti otisnutog modela.

Ispis materijala: Vosak za lijevanje

1. 2. Fotopolimerizacija

2.1. Laserska stereolitografija (Laserstereolitografija,SLA)

Tehnologiju je izumio Charles Hull. Dobivši za to patent, Hull je osnovao 3D Systems, koji ostaje vodećiproizvođač SLA strojevi.

Tehnologija uključuje korištenje posebnog fotopolimera - fotoosjetljive smole kao materijala modela. Osnova ovog procesa je ultraljubičasti laser, koji sekvencijalno prenosi presjeke modela na površinu žile s fotoosjetljivom smolom. Fotopolimer se stvrdnjava samo na mjestu gdje je prošla laserska zraka. Zatim se na stvrdnuti sloj nanosi novi sloj smole i laserom se iscrtava nova kontura. Postupak se ponavlja do završetka izrade modela. Stereolitografija je najpopularnija tehnologija brze izrade prototipova za modele visoke preciznosti. Pokriva gotovo sve grane materijalne proizvodnje od medicine do teškog strojarstva. SLA tehnologija omogućuje brzu i točnu izradu modela proizvoda gotovo bilo koje veličine. Kvaliteta površina ovisi o koraku izrade. Moderni strojevi daju korak konstrukcije od 0,025 - 0,15 mm.

SLA tehnologija daje najbolji rezultat kod izrade master modela za kasniju izradu silikonskih kalupa i lijevanja polimernih smola u njih, a koristi se i za uzgoj master modela nakita.

Ispis materijala: Fotopolimerna smola

2.2. Digitalniliječenjesvjetlo(Digitalna obrada svjetla, DLP)

Analog SLA tehnologije. Za razliku od tradicionalne tehnologije, stereolitografija, pomoću ultraljubičastog lasera za skeniranje, učiniti tekući materijal čvrstim, DLP printer radi na sličnom principu, međutim koristi DLP projektor , koji utječe na svaki sloj. Čim se prvi sloj stvrdne na platformi, platforma ide malo dublje u spremnik smole, a reflektor obasjava novu sliku, za stvrdnjavanje sljedećeg sloja.

Ispis materijala: Tekuća smola

2.3. TehnologijaMJM (Modeliranje s više mlaznica)

Tehnologiju je razvio i patentirao 3D Systems.

MJM, tehnologija 3D ispisa, temelji se na odsječku CAD datoteke sloj po sloj u vodoravne slojeve, koji se sekvencijalno šalju 3D pisaču. Svaki sloj formira glava za ispis, koja kroz grupu mlaznica ispušta ili otopljeni (temperatura oko 80 C) fotopolimer ili otopljeni vosak na horizontalnu pokretnu platformu. Fotopolimer ili vosak se rastapa u sustavu za dovod materijala prije nego što stigne do ispisne glave. Ako je 3D ispis izrađen od fotopolimera, tada nakon svakog ispisa sloja platforma na kojoj se sloj uzgaja klizi iza ispisne glave pod ultraljubičastom lampom. Bljesak ultraljubičaste svjetiljke uzrokuje reakciju fotopolimera, zbog čega se materijal stvrdne. Nakon toga, platforma se vraća ispod ispisne glave i ciklus formiranja sloja se ponavlja. Glava za ispis stvara novi sloj. Značajke MJM tehnologije je sposobnost reprodukcije 3D modela s visokom točnošću. Proces 3D ispisa koristi potporni materijal: vosak (isporučuje se u zasebnim ulošcima). Ako se 3D ispis radi od fotopolimera, tada se nosivi materijal uklanja visokom temperaturom: dio s nosačem stavlja se u pećnicu na temperaturi od ~60 C. Ako se 3D ispis radi od voska, tada se nosač uklanja pomoću posebnog rješenja.

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

Ispis materijala: Fotopolimerna smola, akrilna plastika, vosak za lijevanje

2.4. Polyjet tehnologija (PolyJet, PJET)

Objet ga je predstavio 2000, koju je zatim kupio Stratasys 2012.

PolyJet 3D ispis sličan je inkjet ispis dokumenata, ali umjesto inkjet na papiru, PolyJet 3D pisači emitiraju mlazove tekućeg fotopolimera koji oblikuje slojeve na ladici za izradu i trenutno se fiksira UV svjetlom. Tanki slojevi postavljaju se uzastopno i tvore točan trodimenzionalni model ili prototip. Modeli su spremni za korištenje odmah nakon vađenja iz 3D printera, nije potrebna dodatna fiksacija. Uz odabrani materijal za izradu, 3D printer također brizga gelasti potporni materijal dizajniran za podupiranje izbočina i složenih geometrija. Lako se uklanja rukom ili vodom.

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

Ispis materijala: Fotopolimerna smola

1. 3. Tisak sinteriranjem i taljenjem materijala

3.1. Selektivno lasersko sinteriranje (SLS)

SLS metodu izumio je Carl Descartes(Carl Deckard) 1986. godine

Ovom tehnologijom izrađuju se modeli od praškastih materijala zahvaljujući efektu sinteriranja pomoću energije laserske zrake. Za razliku od SLA procesa, u ovom slučaju laserska zraka nije izvor svjetlosti, već izvor topline. Dolazeći na tanki sloj praha, laserska zraka sinterira njegove čestice i formira čvrstu masu, u skladu s geometrijom dijela. Kao materijali koriste se poliamid, polistiren, pijesak i neki metalni prah. Značajna prednost SLS procesa je nepostojanje tzv. nosača pri izradi modela. U SLA i MJM procesima, kod izgradnje prevjesnih elemenata dijela, koriste se posebni nosači koji štite svježe izgrađene tanke slojeve modela od urušavanja. U SLS postupku takvi nosači nisu potrebni, jer se zidanje izvodi u homogenoj masi praha. Nakon izrade, model se izvlači iz niza praha i čisti.

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

Ispis materijala: termoplastika, metalni prah, keramički prah, stakleni prah

3.2. Izravno lasersko taljenje metala(Izravno selektivno lasersko taljenje metala, SLM)

Varijacija SLS tehnologije. Materijal su metali i legure u obliku praha. Za tisak su dostupni sljedeći metali i legure: čelik, ne hrđajući Čelik, alatni čelik, aluminij, legura kobalt-krom, titan.

Tanki slojevi visokokvalitetnog metalnog praha ravnomjerno se raspoređuju pomoću posebnog mehanizma za premazivanje, platforma na kojoj se prah nalazi može se okomito spustiti. Cijeli se proces odvija unutar komore koja održava čvrstu kontrolu atmosferskih inertnih plinova kao što su argon, dušik i kisik ispod 500 ppm. Svaki se sloj 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.

Ispis materijala: Praktično bilo koja metalna legura u granuliranom/drobljenom/praškastom obliku

3.3. Eelektronski snop taljenje (taljenje elektronskim snopom,EBM)

Ovu tehnologiju razvio je Arcam AB u Švedskoj.

Tehnologija je proizvodnja dijelova taljenjem metalnog praha koji se sloj po sloj nanosi snažnim elektronskim snopom u vakuumu. Za razliku od nekih metoda sinteriranja metala, dijelovi se dobivaju bez šupljina, vrlo čvrsti.

Tehnologija omogućuje izradu dijelova bilo kojeg geometrijskog oblika s parametrima korištenog materijala. EBM stroj čita podatke iz 3D modela, koji se obično nalazi u CAD datoteci, i sekvencijalno ih gradi sloj po sloj. Ovi se slojevi spajaju pomoću računalno kontrolirane elektronske zrake. Na taj način gradi cijele dijelove. Proces se odvija u vakuumu, što ga čini pogodnim za izradu dijelova od materijala koji su vrlo osjetljivi na kisik, poput titana.

Važna prednost je što je prah čisti završni materijal bez ikakvih punila. Dakle, otisnuti dio ne morate podvrgavati dodatnoj toplinskoj 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 ih čini prikladnim izborom za tržište medicinskih implantata.

Ispis materijala: Legure titana

3.4. Selektivno toplinsko sinteriranjesinteriranje)

Analog selektivnog laserskog sinteriranja(SLS), ali ova tehnologija koristi ispravno usmjerenu toplinu umjesto lasera visoke preciznosti. Posebna lampa prekrivena je maskom, te tako postaje moguće selektivno utjecati na izvorni materijal.

Kako bi se omogućio protok topline, ova tehnologija koristi posebne ultraljubičaste lampe. Jedna od glavnih prednosti je da je za određenu valnu duljinu infracrvenog zračenja moguće odabrati 2 vrste materijala: jedan će propuštati toplinu, a drugi će reflektirati. Također, jedno od glavnih svojstava IC zračenja je mogućnost odabira valne duljine na kojoj će određeni materijal apsorbirati ili reflektirati svo zračenje.

Zanimljivo je da se jedan sloj od 100 mikrona (0,1 mm) otisne za samo 1-2 sekunde. Ova tehnologija pravi je napredak u brzom ispisu. Važno je naglasiti da je model napravljen od praha, a sav neupotrijebljeni prah se može ponovno koristiti.

Ova tehnologija omogućuje vam izradu modela najsloženijih geometrijskih oblika, a također vam omogućuje ispis nekoliko dijelova u isto vrijeme.

Ispis materijala: Termoplastični prah

3.5. Distribucija ljepila sloj po sloj na gipsani prah (3D ispis na bazi praha i inkjet glave, 3D ispis na bazi gipsa, 3DP)

3DP je specifična tehnologija aditivne proizvodnje, na temelju upotrebe praha i veziva. Ovu su tehnologiju 1993. godine patentirali Eli Sachs i Mike Cima s Massachusetts Institute of Technology.(MIT) i prodan 1995. Z Corporationu, što zauzvrat je kupio 3D Systems u siječnju 2012.

3DP koristi metodu proizvodnje praha sličnu SLS-u, ali umjesto sinteriranja ili taljenja praha, koristi vezivo (ljepilo) koje se ubrizgava u prah. U te svrhe koristi se ispisna glava slična glavi inkjet 3D pisača.

Tehnologija je vrlo jednostavna: postoji sloj praha, glava za ispis prelazi preko njega i selektivno (prema obliku presjeka) nanosi posebnu tekućinu za vezivanje. Svježi sloj pudera nanosi se na cijelu površinu modela i postupak se ponavlja. Kada je model gotov, nevezani prah se automatski uklanja.

Ispis materijala: Gips, kompozit na bazi gipsa, gips u prahu

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

U ovoj tehnologiji model se izrađuje od tankih slojeva polimernog filma. Prethodno se svaki sloj budućeg proizvoda izrezuje iz radnog materijala laserom ili mehaničkim rezačem. Gotovi oblici slojeva postavljaju se propisanim redoslijedom i lijepe. Slojevita veza može se pojaviti na različite načine - pomoću lokalnog grijanja, prešanjem pod pritiskom ili konvencionalnim kemijskim spajanjem.

Ispis materijala: Papir, metalna folija, plastična folija

1. 3DpečatizMcor Technologies

Novonastala tehnologija, koji omogućuje ispis proizvoda s običnog A4 papira. Rezač od karbidnog čelika izrezuje svaki sloj budućeg modela s lista papira. Zatim se slojevi lijepe običnim klerikalnim ljepilom na bazi vode. Ovu tehnologiju ispisa koristi inovativni 3D printer MATRIX 3000.

Ispis materijala: standardni uredski papir

1. Izrada kontura (CC)

Tehnologiju je izumio profesor Behrokh Khoshnevis(Behrokh Khoshnevis sa Sveučilišta Južne Kalifornije CC je građevinska tehnologija i ne koriste je 3D pisači. Uređaj za ispis je više poput portalne dizalice. Umjesto višetonske udice, koji ima glavu za prskanje betona s ugrađenim pneumatskim formiračima površina. Trenutačno stvrdnjavajući betonski mort sloj po sloj nanosi se na podnožje kuće. Zidovi, zajedno s otvorima, otvori za ventilaciju, pred našim očima rastu dimnjaci u pravom smislu te riječi. Na podizanje šupljeg« kutije" jedne kućice površine 100 četvornih metara traje oko osam sati neprekidnog rada.

Ispis materijala: betonska mješavina

Kolege, danas ćemo govoriti o bolu!

Naime, kako vam pojedini prodavači 3D printera pokušavaju prodati svoj proizvod na prijevaru ili na bilo koji način....

Prvo, razgovarajmo o dvije najčešće tehnologije 3D printanja: DLP i SLA, ovo su najčešći 3D printeri u stomatologiji.

Na dentalnom tržištu danas su najpopularniji pisači koji koriste DLP i SLA tehnologije ispisa, koja je razlika između ove dvije tehnologije?

I jedni i drugi (DLP i SLA) kao sirovinu za tisak koriste “tekuću plastiku”, odnosno fotopolimer koji pod utjecajem UV zračenja polimerizira i poprima čvrsti oblik.

Malo povijesti:

Pioniri u razvoju dentalnog 3D printanja i stvaranju širokog spektra biokompatibilnih polimera su nizozemska tvrtka Nextdent, nekad svima poznata kao Vertex.

Ove zime, uvidjevši veliki potencijal ovih biokompatibilnih materijala, Nextdent je kupio otac 3D printanja, 3D div američka tvrtka 3D Systems.

Dobivanje certifikata za biokompatibilne materijale nije jednostavno, pa fotopolimere Nextdent kupuju druge tvrtke i prodaju ih pod svojim različitim markama: Formlabs, Novux i drugi.

Sada se vratimo na tehnologije 3D ispisa.

DLP. Princip ispisa:

Program koji dolazi s pisačem razbija ispisani objekt u slojeve zadane debljine.

U kadu pisača s prozirnim dnom ulijeva se fotopolimer (materijal za tisak).

Radni stol tone na samo dno kade, povlačeći se od dna do jednog (prvog) sloja našeg predmeta (u ovom "udubljenju" nalazi se tekući fotopolimer).

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

Tako naš isprintani predmet raste sloj po sloj, bilo da se radi o modelu čeljusti ili privremenoj krunici. SLA. Princip ispisa: Princip ispisa je sličan, ali s tom razlikom što se ne projicira cijeli sloj, već kroz svaku točku objekta brzo prolazi laserska zraka koja polimerizira tekući fotopolimer (materijal)

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

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

Točnost ispisa!

Pozabavimo se onda ovim popularnim parametrom koji se namjerno ili zbog nestručnosti izvrće u jednom ili drugom smjeru.

Točnost ispisa.

Ovaj parametar ovisi o mnogim čimbenicima, štoviše, ne samo o pisaču, već io materijalu i okolišu.

Kako to ovisi o materijalu?

Što je materijal neprozirniji (ispunjen pigmentima i blokatorima svjetla), točniji će biti proizvodi ispisani iz njega. To je zbog odsutnosti raspršenja svjetlosti tijekom ispisa i polimerizacije materijala uz model.

Kako to ovisi o okolini?

Kod tiska fotopolimerom važno je kontrolirati njegovu temperaturu tijekom tiska.

Tijekom polimerizacije, u DLP pisačima se stvara mnogo topline.

Kako visoka temperatura utječe na ispis?

Vrlo jednostavno, kemijska reakcija je ubrzana i ima previše struje za polimerizaciju materijala.

Povećava se rizik od polimerizacije graničnog sloja modela (prekomjerna plastična izloženost), odnosno povećanje njegove veličine, drugim riječima, gubitak točnosti.

U SLA pisačima to nije tako strašno, budući da laser ima manju snagu (proizvodi manje topline), volumen kupke za materijal obično je mnogo veći (nego u DLP pisačima), što dovodi do činjenice da fotopolimer u kadi se zagrijava sporije i nema opasnosti od pregrijavanja.

Zbog toga SLA ispis traje malo duže, ali nema opasnosti od pregrijavanja i gubitka točnosti kao kod DLP pisača.

Dakle, kako biste dobili najtočnije otisnuti proizvod, au vašoj je sobi vruće, kontrolirajte temperaturu korištenog polimera.

Hladno - također ne najbolja opcija budući da medij možda nema dovoljno svjetla, neće prianjati na stol za ispis i morat ćete prethodno zagrijati medij i započeti cijeli proces ispisa ispočetka.

Naravno, petljanje s grijanim materijalom nije baš zgodno!

Ali ako vaš printer ima funkciju automatskog zagrijavanja materijala, nećete se morati time baviti ručno.

1

Razmatra se metoda dobivanja master modela (RP-prototipova) sintezom sloj-po-sloj za odlijevanje na izgorjelim modelima metodom sterolitografije korištenjem tehnologije Digital Light Processing. Utvrđuje se mogućnost dobivanja modela s unutarnjom podesivom staničnom strukturom u obliku tipične Wigner–Seitz elementarne ćelije. Kao početni materijal korišten je umreženi fotoosjetljivi polimer Envisiontec SI500. U ovom radu dizajniran je računalni 3D model u STL formatu te je dobiven prototip koji predstavlja ljusku ispunjenu podesivom ćelijskom strukturom. Određeni su optimalni režimi osvjetljenja i debljina osvijetljenog sloja uzorka, pomoću kojih je moguće kontrolirati dimenzije mostova stanične strukture. Prisutnost u modelu strukture u obliku niza stanica u budućnosti će značajno smanjiti količinu korištenog materijala i smanjiti pritisak na keramičku ljusku kada se ukloni.

digitalna obrada svjetla

modeli sinteze

struktura saća

fotopolimer

glavni model

1. Vasiljev V.A., Morozov V.V. Izrada čeličnih odljevaka prema fotopolimernim modelima pečenjem u kalupu / Int. NTC " Suvremena pitanja metalurška proizvodnja”. sub. raditi. - Volgograd. 2002. - S. 336-337.

2. Vasiljev V.A., Morozov V.V., Šiganov I.N. Korištenje metoda sloj-po-sloja oblikovanja trodimenzionalnih objekata u ljevaoničkoj proizvodnji // Vestnik mašinostroeniya. 2001. - Broj 2. - S. 4–11.

3. Evseev A.V. Operativno oblikovanje 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 strojarstvu [ Elektronički izvor]: tutorial za visoka učilišta u smjeru izobrazbe magistara "Tehnološki strojevi 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 prototipa - sloj-po-sloj sinteza fizičke kopije temeljene na 3D CAD modelu // CAD/CAM/CAE Observer. 2003. broj 2 (11). str. 2–9.

6. Skorodumov S.V. Tehnologije sinteze sloj po sloj za izradu trodimenzionalnih modela za proizvodnju proizvoda. // Bilten strojarstva. - 1998. - br. 1. - S. 20–25.

7.S.O. Onuh., Y.Y. Jusuf. Tehnologija brze izrade prototipova: primjene i prednosti za brzi razvoj proizvoda. // Journal of Intelligent Manufacturing. 1999.V.10.PP. 301 - 311 (prikaz, stručni).

Suvremeni 3D računalni sustavi projektiranja mogu značajno smanjiti vrijeme i troškove utrošene na razvoj i dizajn novih dijelova. Prijelaz na digitalni opis proizvoda - CAD i proizašla RP tehnologija (RP tehnologija za brzu izradu prototipa) revolucionirala je ljevaoničku industriju, posebno u visokotehnološkim industrijama - zrakoplovstvo i zrakoplovstvo, nuklearna industrija, medicina i instrumentacija. tradicionalne tehnologije, korištenje nove metode za dobivanje modela sinteze lijevanja zahvaljujući tehnologijama sloj-po-sloja sinteze fotopolimernog materijala omogućile su radikalno smanjenje vremena za stvaranje novih proizvoda, poboljšanje kvalitete i točnosti lijevanih dijelova i smanjenje odbijanja.

U većini slučajeva, RP prototipovi se koriste kao uzorci za livenje u ljevaonicama za proizvodnju visokopreciznih i geometrijski složenih metalnih odljevaka. Korištenje RP-modela kao spaljenih modela u procesima lijevanja omogućuje dobivanje geometrijski složenih metalnih odljevaka s točnošću od najmanje 12 kvalitete i prosječnom hrapavošću površine od 7Ra. Međutim, korištenje modela sinteze (RP prototipovi) često je popraćeno pucanjem i naknadnim razaranjem kalupa za lijevanje 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 toplinskog izlaganja je zamjena monolitnog modela modelom ekvivalentnog oblika, a to je ljuska sa ćeličastim punilom unutarnje šupljine kao nosivi okvir koji sprječava gubitak stabilnosti ljuske zbog učinaka zaostalih naprezanja. Projektiranje takvih modela sinteze uključuje izbor oblika i geometrijskih parametara ćelije, koji s jedne strane osiguravaju minimalnu razinu kontaktnih naprezanja, a s druge strane održavaju zadane parametre točnosti modela polimera. tijekom cijelog procesa izrade i oblikovanja.

Svrha ovog rada je proučavanje mogućnosti dobivanja prototipova RP s unutarnjom 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 dobivanje prototipova s ​​podesivom unutarnjom strukturom koristili smo se u ovom radu tehnološki proces stereolitografija čija je shema prikazana na slici 1. Glavna razlika u odnosu na klasičnu stereolitografiju je odstupanje od sheme s laserom za pokretanje reakcije fotopolimerizacije i njegova zamjena s nekoliko digitalnih video projektora koji koriste Digital Light Processing (DLP) tehnologija. Programer ove tehnologije je Enviziontec (Njemačka). Kao polazni materijal za izradu modela koristi se akrilni fotopolimer. Bit procesa je korištenje "maske" svakog trenutnog dijela modela, projiciranog na radnu platformu kroz poseban sustav vrlo malih ogledala pomoću reflektora (koji sadrži dvije svjetiljke s visokom svjetlinom). Platforma se nakon osvjetljavanja sloja spušta točno na debljinu sljedećeg sloja u kadu s tekućim polimerom. Formiranje i izlaganje svakog sloja vidljivom svjetlu događa se relativno brzo. To objašnjava veliku brzinu izrade modela (u prosjeku 1 cm po satu visine s korakom izrade od 50 µm).

Riža. 1. Shema rada stereolitografskog stroja pomoću DLP tehnologije: 1 - projektor; 2 - fotomaska; 3 - mehanizam za poravnanje polimera; 4 - kupka s tekućim polimerom; 5 - spuštena baza; 6 - model stvrdnutog polimera

Kada se koristi korak od 25 μm, na modelima praktički nema koraka iz slojeva, tipičnih za sve tehnologije sinteze sloj po sloj. Ova mogućnost omogućuje dobivanje proizvoda visoke kvalitete površine s hrapavošću do Ra0,1 i točnosti dimenzija do 0,1 mm.

Rezultati istraživanja i rasprava

Envisiontec Perfactory XEDE korišten je za proizvodnju prototipova s ​​unutarnjom podesivom strukturom. Radilo se na modeliranju uzorka, koji je ljuska debljine stijenke 0,5 mm, ispunjena ćelijskom podesivom strukturom (slika 3). Za popunjavanje unutarnjeg volumena uzorka korištena je elementarna jedinična ćelija Wigner-Seitza, koja je niz u STL datoteci. Eksperimenti su provedeni pri različitim parametrima vremena izlaganja uzorka svakog sljedećeg polimerizirajućeg sloja od 6,5 do 18 s.

Riža. 3. CAD model kockaste ljuske ispunjene strukturom saća

Kao rezultat provedenog 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 ljuske i stanične strukture s debljinom mosta od 0,5 mm).

Riža. četiri. Prototip s organiziranom staničnom 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 dobivanje složenih geometrijskih objekata s unutarnjom podesivom ćelijskom strukturom. Potencijalna primjena ove tehnologije moguća je u ljevaoničkoj industriji, točnije u lijevanju izgorenih uzoraka. Zamjenom monolitnog master modela modelom koji predstavlja ljusku s unutarnjom podesivom strukturom u obliku ćelija, moguće je izborom debljine, oblika i veličine ljuske smanjiti pritisak sastava izgorjelog modela na keramički kalup. stanica.

Recenzenti:

Sirotenko L.D., doktor tehničkih znanosti, profesor, Nacionalno istraživačko politehničko sveučilište u Permu, Perm;

Khanov A.M., doktor tehničkih znanosti, profesor, Nacionalno istraživačko politehničko sveučilište u Permu, Perm.

Bibliografska poveznica

Šumkov A.A. STVARANJE MASTER MODELA SLOJEVNO-SLOJNOM SINTEZOM FOTOPOLIMERA // Suvremeni problemi znanosti 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 "Academy of Natural History"

Mnogi draguljari u svom radu uspješno koriste softverski upravljane glodalice, koje melju vosak za lijevanje, a neki uređaji - i odmah metalne dijelove. U ovom članku ćemo se osvrnuti na 3D printanje kao alternativu i dodatak ovom procesu.

Ubrzati

Prilikom izrade dijela u jednoj kopiji, CNC glodalica pobjeđuje u brzini - rezač stroja kreće se brzinom do 2000-5000 mm / min, a gdje glodalica to može obraditi za 15 minuta, pisač može ispisati dio do sat i pol, ponekad i više.

To vrijedi, međutim, samo za jednostavne i glatke proizvode, kao što je vjenčani prsten jednostavnog oblika i bez uzorka, koji ne zahtijevaju visoku kvalitetu površine, jer. lako se brzo poliraju. Usmjerivač izrezuje složene proizvode sporije kao što ih ispisuje 3D printer, a često i duže - vrijeme obrade može doseći i do šest sati.

Fotografija @ FormlabsJp

Prilikom izrade niza 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 stanu ovisno o veličini modela do 35 komada. Uz brzinu ispisa od 10-30 mm/sat (i ispisuje u slojevima, odmah preko cijele površine platforme), to daje osjetnu prednost u odnosu na usmjerivač koji izrezuje samo jedan po jedan model – ovaj je ili jedan složeni dio ili više jednostavnih, ravnih, iz jednog cilindričnog voštanog obrasca.

Osim toga, 3D printer može ispisati stablo modela za lijevanje odjednom, bez potrebe da ga sastavite iz zasebnih praznina. Ovo također štedi vrijeme.

Fotografija @ 3d_cast

Točnost i kvaliteta

Točnost pozicioniranja rezača u CNC strojevima doseže 0,001 mm, što je više od one kod 3D pisača. Kvaliteta površinske obrade glodalom ovisi i o veličini samog glodala, a radijus vrha glodala je minimalno 0,05 mm, ali se pomak glodala postavlja programski, obično je to korak trećine ili polovica rezača, odnosno - svi prijelazi su izglađeni.

Fotografija @ slobodni vosak

Debljina sloja pri ispisu na Form 2, najpopularnijem, ali daleko od najpreciznijeg pisača, a time i vertikalna točnost, iznosi 0,025 mm, što je pola promjera vrha bilo kojeg rezača. Promjer njegove zrake je 0,14 mm, što smanjuje razlučivost, ali također omogućuje glatku površinu.

Fotografija @ landofnaud

Općenito, kvaliteta proizvoda dobivenih na fotopolimernom pisaču i vrhu glodalice usporediv. U nekim slučajevima, na jednostavnim oblicima, kvaliteta mljevenog dijela bit će veća. Sa složenošću formi, priča je drugačija - 3D printer je u stanju isprintati nešto što niti jedan router nikada neće izrezati, zbog ograničenja dizajna.

Ekonomija

Fotopolimeri koji se koriste u stereolitografskim pisačima skuplji su od običnog voska za nakit. Veliki komadi voska nakon glodalice mogu se pretopiti u nove zaprege, iako je to također vrijeme i dodatni koraci, ali i ušteda. Mljeveni vosak je jeftiniji u odnosu na cijenu svakog pojedinog proizvoda istog volumena.

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 značajno razmak.

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

Fotografija @ 3DHub.gr

Praktičnost i mogućnosti

Specifičnost glodanja je takva da čak ni na petoosnom stroju glodalo ne može svuda stići. To tjera draguljare da stvaraju kompozitne modele od nekoliko dijelova, koje zatim treba lemiti ili čak prethodno doraditi ručno. 3D printer, s druge strane, može ispisati model proizvoljno složenog oblika, uključujući unutarnje šupljine i složene spojeve, u jednom prolazu.

Kako se ovo događa

Tiskani modeli lemljeni su na bačvu od voska, zatim se dobivena struktura izlije gipsom ili posebnom otopinom, nakon čega se gotovi oblik zagrijava u peći i zatim puni metalom.

Voštani materijal izgara bez ostataka, dopuštajući metalu da zauzme sav prazan prostor i točno ponovi oblik izratka.

Više detalja:

1. Proces lijevanja započinje ispisom modela i standardnom naknadnom obradom - otisnuti dio se odvaja od nosača, pere, podvrgava ultraljubičastom stvrdnjavanju, po potrebi lagano polira.

2. Nadalje, postupak je sličan onom koji se koristi za lijevanje pomoću uobičajenih šablona. Praznine su zalemljene na voštani kanal koji će ih držati u ispravnom položaju i stvoriti kanal za distribuciju metala.

Ako broj i veličina proizvoda dopuštaju, možete preskočiti ovaj korak - ako proizvode tiskate zajedno s lijevom u cjelini.

3. Lijevnik je fiksiran u tikvici za lijevanje. Ako je boca perforirana, rupe treba zatvoriti, na primjer, trakom za pakiranje.

4. Otopina za punjenje se miješa u omjerima koje je naveo proizvođač.

Zatim se ulije u tikvicu s izljevom iznutra. Ulijte pažljivo da ne oštetite model i da ne pomaknete božićno drvce.

5. Tikvica se stavi 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 skrućivanja.

6. Posude za lijevanje stavljaju se u pećnicu, hladnu ili zagrijanu na 167ºC, te se temperatura postupno podiže dok plastika modela potpuno ne izgori.

Predgrijavanje - predgrijavanje.

Umetnite tikvicu - stavite tikvicu u pećnicu.

Rampa - podići (promijeniti) temperaturu.

Zadrži - zadrži temperaturu (primjer: 3h = 3 sata)

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

8. Nakon izlijevanja, kalup se hladi, materijal za punjenje se ispire.

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

Fotografije proizvoda koje je izradio 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. Štoviše, ako se izrađuju samo pojedinačne kopije i ne vrlo često, tada stroj pobjeđuje ovdje iu brzini.

Ako nema zadaće razvijanja proizvodnje, povećanja obima posla, obrtaja sredstava, podizanja razine složenosti proizvoda, tada će 3D printer biti samo dodatni financijski teret.

Povećanjem tempa i obima posla, stalnim uvođenjem novih modela, prednosti 3D printera bit će uočljive odmah, u masovnoj proizvodnji razlika u brzini je ozbiljna. Pisač je teško precijeniti u brzoj izradi prototipa i proizvodnji serija praznina.

Ako poduzeće ispunjava obje vrste naloga - i pojedinačne i serijske - bit će učinkovitije i ekonomski isplativije imati oba uređaja na farmi, za različite vrste rada, oni će se organski nadopunjavati.

Oprema

Formlabs obrazac 2

Tehnologija: SLA

Radna komora: 145 x 145 x 175 mm

Debljina sloja: 25-100 mikrona

Laserski fokus: 140 µm

Snaga snopa: 250mW

Cijena: 320 000 rubalja

Form 2 je kompaktni stereolitografski 3D printer koji lako staje na vašu radnu površinu.

Zbog svoje točnosti (25-100 mikrona), vrlo je popularan kod ortodonata i draguljara, jer može ispisati mnogo proizvoda u jednoj sesiji.

Fotografija @ FormlabsJp

Fotopolimer za ispis izgorjelih modela košta 46.000 rubalja za uložak od 1 litre.

3D sustavi Projet MJP 2500

Tehnologija: MJM

Radna komora: 295 x 211 x 142 mm

Razlučivost: 800 x 900 x 790 dpi

Debljina sloja: 32 mikrona

Cijena: 3 030 000 rubalja

Multi-jet printer tvrtke 3D Systems, dizajniran za ispis kalupljenih proizvoda s VisiJet materijalima i funkcionalnih dijelova s ​​plastikom.

MJP je inferioran u odnosu na stereolitografske pisače u pogledu kompaktnosti - puno je veći i ne može se postaviti na radnu površinu, ali to se nadoknađuje brzinom ispisa i većim radnim područjem.

3D sustavi ProJet MJP 3600W Max

Tehnologija: MJM

Radna komora: 298 x 183 x 203 mm

Rezolucija: do 750 x 750 x 1600 DPI

Debljina sloja od: od 16 µm

Točnost ispisa: 10-50 mikrona

Cijena: 7 109 000 rubalja

ProJet 3600W Max je nadograđena verzija ProJet 3500 CPX, specijaliziranog 3D pisača za ispis lijevanog voska. To su industrijski 3D printeri koji se koriste u tvornicama u kontinuiranom radu, s velikom platformom i visokim performansama. Printeri ove serije koriste tehnologiju višemlaznog modeliranja (Multi Jet Modeling, MJM) koja povećava brzinu rada i omogućuje korištenje za to posebno dizajniranih VisiJet materijala.

Tehnologija: DLP (digitalna obrada svjetla)

Područje ispisa: 120×67,5×150 mm

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

Razlučivost: 62,5 µm (0,0625 mm)

Cijena: od 275 000 rubalja

Hunter je novi DLP 3D printer tvrtke Flashforge. DLP je stereolitografska tehnologija koja koristi projektor umjesto lasera.

Ova tehnologija ima svoje prednosti - DLP ispis je brži i može dati velike detalje u ultra-malim razmjerima. S druge strane, DLP projekcija sastoji se od piksela, ako vam je potrebna savršeno glatka površina, bolje je odabrati SLA pisač, na primjer, Form 2.

Flashforge ​Hunter DLP 3D kompatibilan je s trećom generacijom stereolitografskih smola, što korisniku daje širok izbor materijala za ispis.

Pisač koristi DLP modul vlastitog dizajna proizvođača, čije su karakteristike optimizirane posebno za 3D ispis. Ova komponenta ima veću linearnu točnost od konvencionalnog DLP-a dizajniranog za potrošačke video projektore.

Wanhao Duplicator 7 v1.4

Tehnologija ispisa: DLP, 405n

Maksimalna brzina ispisa: 30 mm/sat

Maksimalna površina tiska: 120x68x200 mm

Rezolucija: 2560x1440 piksela po sloju

Točnost: 0,04 mm

Debljina sloja: 0,035-0,5 mm

Težina: 12 kg

Cijena: 35 900 rubalja.

Wanhao Duplicator 7 je jeftin fotopolimerni pisač za isprobavanje stereolitografije. Nedostaci ovog modela su niska stabilnost, niska razlučivost i problemi s ponovljivošću izvan okvira.

Fotografija @