Kolegovia, dnes budeme hovoriť o bolestivých problémoch!

Totiž, ako sa vám niektorí predajcovia 3D tlačiarní snažia predať svoj produkt na háčiku alebo klamstve....

Najprv si povedzme o dvoch najbežnejších technológiách 3D tlače: DLP a SLA, to sú najbežnejšie 3D tlačiarne v zubnom lekárstve.

Zapnuté zubný trh Dnes sú najobľúbenejšie tlačiarne využívajúce tlačové technológie DLP a SLA Aký je rozdiel medzi týmito dvoma technológiami?

Obidve (DLP aj SLA) používajú ako suroviny na tlač „tekutý plast“, inými slovami fotopolymér, ktorý vplyvom UV žiarenia polymerizuje a nadobúda pevnú formu.

Trochu histórie:

Priekopníkmi vo vývoji dentálnej 3D tlače a vytváraní širokého spektra biokompatibilných polymérov je holandská spoločnosť Nextdent, predtým všetkým známa ako spoločnosť Vertex.

Túto zimu, vidiac veľký potenciál týchto biokompatibilných materiálov, Nextdent kúpil otec 3D tlače, 3D gigant – americká spoločnosť 3D Systems.

Získanie certifikácie pre biokompatibilné materiály nie je také jednoduché, takže fotopolyméry Nextdent získavajú iné spoločnosti a predávajú ich pod rôznymi značkami: Formlabs, Novux a ďalšie.

Teraz sa vráťme k technológiám 3D tlače.

DLP. Princíp tlače:

Program dodávaný s tlačiarňou rozdelí vytlačený objekt na vrstvy danej hrúbky.

Fotopolymér (tlačový materiál) sa naleje do zásobníka tlačiarne s priehľadným dnom.

Pracovný stôl je ponorený na samom dne vane, ustupuje od dna jednou (prvou) vrstvou nášho objektu (v tomto „zahĺbení“ je tekutý fotopolymér).

Projektor umiestnený pod vaňou premieta obraz prvej vrstvy na dno vane a vďaka UV žiareniu stvrdne iba plast, ktorý dostal obraz z projektora.

Takto náš vytlačený objekt rastie vrstvu po vrstve, či už je to model čeľuste alebo dočasná korunka. SLA. Princíp tlače: Princíp tlače je podobný, ale s tým rozdielom, že sa nepremieta celá vrstva, ale každým bodom objektu rýchlo prechádza laserový lúč, ktorý polymerizuje tekutý fotopolymér (materiál)

Pre kupujúceho často nie je jednoduché samostatne pochopiť všetky vlastnosti 3D tlačiarne a jej materiálov, no existuje jeden jasný ukazovateľ, na ktorý sa zameriava takmer každý. A na tomto ukazovateli prirodzene hrajú najmä predajcovia 3D tlačiarní.

Uhádli ste už, aký hlavný argument uvádzajú pri predaji tlačiarne?

Presnosť tlače!

Pozrime sa potom na tento populárny parameter, ktorý je skrútený jedným alebo druhým smerom, úmyselne alebo z dôvodu neschopnosti.

Presnosť tlače.

Tento parameter závisí od mnohých faktorov, nielen od tlačiarne, ale aj od materiálu a prostredia.

Ako to závisí od materiálu?

Čím je materiál nepriehľadnejší (vyplnený pigmentmi a blokátormi svetla), tým presnejšie budú produkty z neho vytlačené. K tomu dochádza v dôsledku absencie rozptylu svetla počas tlače a polymerizácie materiálu susediaceho s modelom.

Ako to závisí od prostredia?

Pri tlači fotopolymérom je dôležité kontrolovať jeho teplotu počas tlače.

Počas polymerizácie DLP tlačiarne generujú veľa tepla.

Ako zvýšená teplota negatívne ovplyvňuje tlač?

Veľmi jednoducho, chemická reakcia sa zrýchli a prúdového svetla je príliš veľa na polymerizáciu materiálu.

Zvyšuje sa riziko polymerizácie hraničnej vrstvy modelu (expozícia prebytočného plastu) a tým aj zväčšenie jeho veľkosti, inými slovami strata presnosti.

V SLA tlačiarňach to nie je také strašidelné, keďže laser má nižší výkon (generuje menej tepla) a objem materiálového kúpeľa je zvyčajne oveľa väčší (ako v DLP tlačiarňach), čo vedie k tomu, že sa fotopolymér v kúpeli zahrieva pomalšie a nehrozí prehriatie.

Preto SLA tlač trvá o niečo dlhšie, no nehrozí pri nej riziká prehriatia a straty presnosti ako pri DLP tlačiarňach.

To znamená, že ak chcete získať čo najpresnejšie vytlačený produkt a vo vašej miestnosti je horúco, regulujte teplotu použitého polyméru.

Tiež je zima najlepšia možnosť, keďže materiál nemusí mať dostatočnú intenzitu svetla, neprilepí sa na tlačový stôl a budete musieť materiál zahriať a začať celý proces tlače od začiatku.

Hrať sa s ohrievaním materiálu samozrejme nie je príliš pohodlné!

Ak má však vaša tlačiareň funkciu automatického ohrevu materiálu, nebudete sa s ňou musieť vŕtať ručne.

Článok poskytuje analýzu tých, ktoré sa používajú pri obstarávaní, najmä v zlievarenskej výrobe. výpočtovej techniky, čo vám umožní výrazne skrátiť čas potrebný na uvedenie nových produktov na trh. Tieto technológie majú osobitný význam pri výrobe zlievarenských modelov, foriem a zariadení.

Pri vývoji a tvorbe nového priemyselné výrobky zvláštny význam má rýchlosť prechodu etapy výskumu a vývoja, čo zasa výrazne závisí od technologických možností pilotnej výroby.

Ide najmä o výrobu odliatkov, ktoré sú často najnáročnejším a najdrahším dielom spoločný projekt. Pri tvorbe nových produktov, najmä vo fáze výskumu a vývoja v poloprevádzkovej výrobe, ktorá je charakteristická variantným výskumom, potrebou častých konštrukčných zmien a v dôsledku toho neustálym prispôsobovaním technologických zariadení na výrobu prototypov, sa objavuje problém rýchlej výroby odlievanie dielov sa stáva kľúčovým.

V poloprevádzkovej výrobe naďalej prevládajú tradičné spôsoby výroby zlievarenských zariadení ručne alebo pomocou obrábania. Je to spôsobené tým, že vo fáze výskumu a vývoja, keď ešte nie je vypracovaný dizajn výrobku, je nevhodné vytvárať zariadenia na hromadnú výrobu na výrobu vzoriek. Za týchto podmienok je zlievárenské zariadenie veľmi drahým výrobkom, v skutočnosti ide o jednorazový výrobok, ktorý sa v dôsledku zmien v konštrukcii výrobku počas vývojových prác nepoužíva pri ďalšej práci na výrobku. Preto si každý prístup návrhu dielu do finálnej verzie často vyžaduje nové vybavenie, a preto sú tradičné metódy nielen drahé, ale aj časovo náročné.

Prechod na digitálny popis produktov – CAD a následne sa objavili aditívne technológie spôsobili skutočnú revolúciu v zlievárenskej výrobe, čo sa prejavilo najmä v high-tech odvetviach – letectvo, kozmonautika, jadrová energetika, medicína a výroba prístrojov – tieto odvetvia charakterizovali malosériovou, často kusovou výrobou. Práve tu odklon od tradičných technológií a používanie nových metód výroby zlievarenských syntéznych foriem a modelov syntézy pomocou technológií syntézy vrstiev po vrstve radikálne skrátil čas na vytváranie nových produktov. Na výrobu prvého prototypu bloku valcov

(Obr. 1) tradičné metódy vyžadujú ≥ 6 mesiacov a väčšinu času strávia výrobou zariadení.

Použitie technológie Quick-Cast na tento účel (pestovanie modelu odliatku z fotopolyméru na stroji SLA s následným odlievaním pomocou splyňovaného modelu) skracuje čas potrebný na získanie prvého odliatku zo šiestich mesiacov na dva týždne!

Obr.1 Model Quickcast (a) a odlievaný blok valcov (b)

Rovnaký diel sa dá vyrobiť aj menej presnou, ale celkom vhodnou technológiou - odlievaním do vyrastených pieskových foriem, kedy vôbec netreba robiť odlievací model: vyrastie „negatív“ dielu – forma. Forma na odlievanie takej veľkej časti, akou je blok valca, sa pestuje vo fragmentoch, potom sa zostaví do banky a naleje sa. Celý proces trvá niekoľko dní. Významnú časť „obyčajných“ zlievarenských výrobkov, ktoré nemajú špeciálne požiadavky na presnosť resp vnútorná štruktúra, možno získať vo formulári hotové výrobky v priebehu niekoľkých dní:

• priamy rast voskového modelu;
• formovanie + sušenie formy;
• kalcinácia formy;
• a vlastne aj získanie odliatku.

Celkom: 3...4 dni (každá etapa – jeden deň), s prihliadnutím na prípravný a záverečný čas. Takmer všetky spoločnosti vyrábajúce automobily a lietadlá v priemyselných krajinách majú vo svojom pilotnom výrobnom arzenáli desiatky strojov AF slúžiacich výskumu a vývoju. Navyše sa tieto stroje začínajú využívať ako „obyčajné“ technologické

zariadení v jedinom technologickom reťazci a pre hromadnú výrobu.

Aditívne technológie (AT) a rýchle prototypovanie Additive Fabrication (AF) alebo Additive Manufacturing (AM) sú pojmy akceptované v anglickom technickom slovníku, ktoré označujú aditívum, čiže „pridávanie“, spôsob výroby produktu, na rozdiel od tradičných metód obrábanie „odčítaním“ (odčítaním) materiálu z pevného obrobku. Používajú sa spolu s frázou Rapid Prototyping (alebo RP technológie) - rýchle prototypovanie, ale majú viac všeobecný význam, čo presnejšie odráža súčasnú situáciu. Môžeme povedať, že technológia RP, v moderné chápanie, je to súčasť technológií AF, ktorá je „zodpovedná“ za skutočné prototypovanie pomocou metód syntézy vrstva po vrstve. Technológie AF alebo AM pokrývajú všetky oblasti syntézy produktov, či už ide o prototyp, prototyp alebo sériový produkt.

Podstatou AF technológií, podobne ako RP technológií, je vrstvená konštrukcia produktov – modelov, foriem, majstrovských modelov atď. fixovaním vrstiev modelového materiálu a ich sekvenčným spájaním navzájom rôznymi spôsobmi: spekaním, tavením, lepením, polymerizáciou - v závislosti od nuancií konkrétnej technológie.

Ideológia aditívnych procesov je založená na technológiách, ktoré sú založené na digitálnom popise produktu, jeho počítačovom modeli, alebo tzv. CAD model. Pri použití AF technológií sú všetky fázy realizácie projektu – od nápadu až po zhmotnenie (v akejkoľvek forme – medziprodukt alebo hotový produkt) „priateľské“ technologické prostredie, v jedinom technologickom reťazci, kde sa každá technologická operácia vykonáva aj v digitálnom systéme CAD\CAM\CAE. V praxi to znamená skutočný prechod na „bezpapierové“ technológie, kedy v zásade nie je na výrobu dielu potrebná tradičná papierová výkresová dokumentácia.

Hoci na trhu existujú rôzne AF systémy na výrobu modelov rôznymi technológiami a z rôznych materiálov, všetky majú spoločné princíp budovania modelu po vrstvách. AT zohrávajú osobitnú úlohu pri modernizácii zlievarenskej výroby, ktorá im umožňuje riešiť predtým neriešiteľné problémy a „pestovať“ zlievarenské modely a formy, ktoré sa nedajú vyrábať tradičnými metódami. Čas výroby modelového vybavenia sa radikálne skrátil. Vývoj technológií vákuových fólií založených na formách a modeloch získaných AT umožnil niekoľkonásobne až desaťnásobne skrátiť čas výroby prototypov a v niektorých prípadoch aj sériových výrobkov. Nedávny pokrok v oblasti práškovej metalurgie umožnil výrazne rozšíriť možnosti AT pre priame „pestovanie“ funkčných dielov z kovov a výrobu nových konštrukčných materiálov s unikátnymi vlastnosťami (technológie striekania a pod.).

Moderné AT centrá často obsahujú slová dizajn a technológia vo svojom úplnom názve, čím zdôrazňujú jednotu a nie boj protikladov medzi dizajnérom a technológom. S prihliadnutím na špecifiká ruský priemysel, kde sa výroba obrovského spektra produktov z rôznych materiálov často sústreďuje v rámci jedného podniku, kde je veľa podnikov nútených udržiavať si „samozásobiteľskú ekonomiku“, ide o racionálny prístup. Experimentálne zlievarne v technológiách výroby kovových aj plastových výrobkov majú veľa spoločného a s využitím AT sú si ešte bližšie v použitom zariadení, v technologických metódach a vo výchove a vzdelávaní odborného personálu.

AT a zlievárenská výroba

Ako už bolo uvedené, AT má osobitný význam pre zrýchlenú výrobu odliatkov, najmä na získanie:

• zlievárenské modely;
• hlavné modely;
• zlievarenské formy a zlievarenské zariadenia.

Výroba modelov zlievarenskej syntézy

Odlievacie modely je možné získať (vypestovať) z nasledujúcich materiálov:

• práškový polystyrén (pre následné LGM);
• fotopolymérne kompozície, najmä s použitím technológie Quick-cast pre následné LGM alebo MJ (Multi Jet) technológie pre investičné liatie.

Ryža. 2. SLS stroj SinterStation Pro a model turbínového kolesa

Modely syntézy z polystyrénového prášku. Polystyrén je široko používaný ako modelový materiál pre tradičné výrobky z dreva. Vďaka rýchlemu vývoju technológií syntézy vrstiev po vrstve si však získala obľubu najmä pri prototypovaní, ako aj pri priemyselnej výrobe kusových a malosériových výrobkov. Polystyrénové modely sú vyrábané na AF strojoch technológiou SLS - Selective Laser Sintering - vrstvené spekanie práškových materiálov (obr. 2). Táto technológia sa často používa, keď je potrebné rýchlo vyrobiť jeden alebo viac odliatkov zložitých tvarov pomerne veľkých rozmerov so strednými požiadavkami na presnosť.

Modelový materiál - polystyrénový prášok s veľkosťou častíc 50...150 mikrónov je valcovaný špeciálnym valcom na pracovnú plošinu inštalovanú v utesnenej komore s atmosférou inertného plynu (dusíka). Laserový lúč „beží“ tam, kde počítač „vidí“ „telo“ v danej časti CAD modelu, ako keby zatienil prierez dielu, ako to robí dizajnér ceruzkou na výkrese. Vplyvom tepla laserového lúča dochádza k spekaniu polystyrénových častíc (~ 120°C). Potom sa plošina zníži o 0,1...0,2 mm a na vytvrdenú vrstvu sa navalí nová dávka prášku, vytvorí sa nová, ktorá sa tiež speká s predchádzajúcou vrstvou.

Proces sa opakuje až do úplného postavenia modelu, ktorý sa na konci procesu uzavrie do hmoty nesintrovaného prášku. Model sa vyberie zo stroja a očistí od prášku. Výhodou technológie je absencia podpier, pretože model a všetky jeho vrstvy sú neustále podopreté radom prášku.

Stroje dostupné na trhu od 3D Systems a EOS umožňujú stavať pomerne veľké modely - až 550x550x750 mm (čo je dôležité, pretože veľké modely je možné postaviť ako celok, bez lepenia jednotlivých fragmentov, čo zvyšuje presnosť a hustotu castingu). Veľmi vysoká úroveň detailov pri konštrukcii modelu: povrchové prvky (čísla dielov, symboly atď.) môžu byť skonštruované s hrúbkou fragmentov do 0,6 mm, garantovaná hrúbka steny modelu do 1,5 mm.

Ryža. 3. Polystyrénový model po raste (a) a infiltrácii (b) a liatine (c)

Ryža. 4. Polystyrénové modely (a) a odliatky z
Al-zliatina (b)

Technológie odlievania voskových a polystyrénových modelov sa v zásade nelíšia (obrázky 3 a 4). Používajú sa rovnaké formovacie materiály, rovnaké zlievarenské a pomocné zariadenia. Je možné, že voskový model je „stratený vosk“ a polystyrénový model je „vyhorený“.

Práca s polystyrénovými modelmi si však vyžaduje pozornosť pri horení: uvoľňuje sa veľa plynov, ktoré vyžadujú neutralizáciu, materiál čiastočne vyhorí vo forme, hrozí vznik popola a upchatie formy, je potrebné zabezpečiť možnosť odvádzania materiálu zo stojatých zón, treba použiť kalcinačné pece s programátormi a výrazne odlišné sú programy na spaľovanie polystyrénu a taviaceho vosku. Ale vo všeobecnosti, s určitou dávkou zručností a skúseností, LGM dáva veľmi dobrý výsledok.

Nevýhody technológie

Proces spekania prášku je tepelný proces so všetkými jeho neodmysliteľnými nevýhodami: nerovnomerné rozloženie tepla v pracovnej komore, v celej hmote materiálu, deformácia v dôsledku teplotných deformácií.

Polystyrénový prášok nie je tavený, ako napríklad polyamid alebo kovové prášky, ale je spekaný - porézna štruktúra modelu je podobná štruktúre penového plastu. Toto sa robí špeciálne pre uľahčenie následného vyberania materiálu modelu z formy s minimálnym vnútorným namáhaním pri zahrievaní.

Skonštruovaný model, na rozdiel napríklad od voskového modelu, vyžaduje starostlivé zaobchádzanie ako pri čistení, tak aj pri ďalšej príprave na formovanie.

Pre pevnosť a jednoduchosť práce s ním (spájanie s vtokovým systémom, lisovanie) je model impregnovaný špeciálnym zložením vosku pri ~ 80°C - proces nazývaný infiltrácia. (Obr. 3 zobrazuje infiltrované červené modely, zatiaľ čo polystyrénové modely sú zo stroja odstránené biela). To so sebou nesie aj riziko deformácie modelu a vyžaduje si určité zručnosti personálu.

IN v poslednej dobe objavili sa polystyrénové prášky, ktoré nevyžadovali infiltráciu. Tým sa problém zmierni, ale neodstráni. Navyše infiltrácia vo forme vosku nie je vždy škodlivou nevyhnutnosťou. Topí sa v banke počas horenia pred polystyrénom, a keď sa polystyrén stáva tekutým, podporuje jeho odstránenie z formy, čím sa znižuje hmotnosť „vyhorenej“ časti polystyrénu a znižuje sa pravdepodobnosť tvorby popola.

Ryža. 5. SLS model vačkového hriadeľa a pieskovej formovacej skrine

Keď teda hovoríme o miernych požiadavkách na presnosť pri použití technológie SLS, máme na mysli uvedené dôvody, prečo presnosť produktov získaných technológiou SLS nemôže byť vyššia ako pri použití iných technológií, ktoré nesúvisia s teplotnými deformáciami, ako sú napríklad technológie fotopolymerizácie (obr. 5).

Keď už hovoríme o technológii SLS, všimneme si ešte jednu, ktorá nesúvisí s polystyrénom, ale „príbuzným“ smerom, ktorý sa niekedy používa v zlievarenskej výrobe. Ide o pestovateľské zariadenie z práškového polyamidu. Polyamid je široko používaný na funkčné prototypovanie; modely odolného polyamidu v mnohých prípadoch umožňujú reprodukovať prototyp čo najbližšie k hotovému výrobku.

V niektorých prípadoch je vhodné použiť polyamidové modely ako alternatívu k dreveným. Model je pestovaný rovnako ako ten polystyrénový. Zároveň ho, ak je to možné, urobte dutý s čo najmenšou hrúbkou steny. Potom sa model naplní, aby mal pevnosť a tuhosť epoxidová živica, po ktorej sa fixujú v banke, natierajú a potom sa používa tradičná technológia formovania. Príklad takéhoto „rýchleho“ technologického zariadenia na lisovanie vačkového hriadeľa spaľovacieho motora je na obr. 5. Vzhľadom na veľkú dĺžku je model vyrobený z dvoch častí, časti sú zlepené, naplnené epoxidovou živicou a upevnené v banke; Trvanie operácie je dva dni.

Modely syntézy z fotopolymérov. Podstatou technológie je použitie špeciálnych fotosenzitívnych živíc, ktoré sa vytvrdzujú selektívne a vrstvu po vrstve v bodoch alebo miestach, kde je dodávaný lúč svetla podľa daného programu. Existujú rôzne spôsoby osvetlenia vrstvy (laser, ultrafialová lampa, viditeľné svetlo). Existujú dve hlavné technológie na vytváranie modelov z fotopolymérových kompozícií: laserová stereolitografia alebo technológia SLA (Steriolithography Laser Apparatus) alebo stereolitografia - vytvrdzovanie vrstvy laserom a „okamžité“ osvetlenie vrstvy - vytvrdzovanie vrstvy fotopolyméru zábleskom ultrafialová lampa alebo reflektor.

Prvá metóda zahŕňa postupné „prebiehanie“ laserového lúča po celom povrchu vytváranej vrstvy v mieste, kde je v priereze „telo“ modelu. Podľa 2. metódy dochádza k vytvrdzovaniu celej vrstvy bezprostredne po jej vytvorení alebo počas jej vytvorenia v dôsledku žiarenia z riadeného zdroja svetla - viditeľného alebo ultrafialového.

Rozdiel v spôsoboch formovania vrstiev určuje aj rozdiel v rýchlosti budovania modelu. Je zrejmé, že rastúca rýchlosť 2. metódy je vyššia. Stereolitografia však bola a zostáva najpresnejšou technológiou a používa sa tam, kde sú požiadavky na čistotu povrchu a presnosť konštrukcie modelu základné a rozhodujúce.

Technológie „osvetľovania“ s danou expozíciou, používané napríklad spoločnosťami Objet Geometry a Envisiontec, však v mnohých prípadoch úspešne konkurujú stereolitografii, čím si vyhradzujú jasnú výhodu v rýchlosti konštrukcie a nákladoch na modely. Množstvo výrobných úloh možno rovnako úspešne vyriešiť pomocou AF strojov rôznych úrovní.

teda optimálna voľba Technológia získavania modelov, a teda aj prototypového zariadenia, často nie je samozrejmá a musí sa vykonávať s prihliadnutím na špecifické výrobné podmienky a skutočné požiadavky na modely. V prípadoch, keď je zrejmá rôznorodosť riešených úloh, je vhodné mať dva stroje: na výrobu produktov so zvýšenými požiadavkami a na vykonávanie „rutinných“ úloh a replikačných modelov.

Laserová stereolitografia. Spoločnosť 3D Systems je priekopníkom v praktickom vývoji technológií rýchleho prototypovania. V roku 1986 prvýkrát predstavila pre komerčný vývoj stereolitografický stroj SLA-250 s rozmerom konštrukčnej zóny 250×250×250 mm. Základom procesu SLA je ultrafialový laser (pevnolátkový alebo CO2), kde laserový lúč nie je zdrojom tepla ako pri technológii SLS, ale svetla. Lúč „zatieňuje“ aktuálny prierez CAD modelu a tuhne tenkú vrstvu tekutého polyméru. Potom sa plošina, na ktorej sa vykonáva konštrukcia, ponorí do kúpeľa fotopolyméru podľa veľkosti konštrukčného kroku, kde sa na vytvrdenú vrstvu nanesie nová tekutá vrstva: nový obrys sa „spracuje“ laserom.

Pri pestovaní modelu, ktorý má presahujúce prvky, sa súčasne s hlavným telom modelu (a z rovnakého materiálu) stavajú podpery vo forme tenkých stĺpikov, na ktoré sa položí prvá vrstva presahujúceho prvku, keď príde čas postaviť to. Proces sa opakuje, kým nie je model dokončený.

Ryža. 6. Model SLA (a) a odlievacia guľa, strieborná (b)

Potom sa model vyberie, zvyšná živica sa zmyje acetónom alebo alkoholom a podpery sa odstránia. Kvalita povrchu stereolitografických modelov je veľmi vysoká a model často nevyžaduje následné spracovanie. V prípade potreby je možné povrchovú úpravu vylepšiť, keďže „fixovaný“ fotopolymér je dobre spracovaný a povrch modelu je možné upraviť do zrkadlového lesku. V niektorých prípadoch, ak je uhol medzi povrchom modelu vo výstavbe a vertikálou< 30 град., модель можно построить и без поддержек. И таким образом может быть построена модель, для которой не возникает проблемы удаления поддержек из внутренних полостей, что, в свою очередь, позволяет получать модели, которые в принципе нельзя изготовить никаким из традиционных методов (например, klenot na obr. 6). Stereolitografia sa široko používa na: pestovanie modelov zlievarní; výroba majstrovských modelov (na následnú výrobu silikónových foriem, voskových modelov a odliatkov z polyuretánových živíc); vytváranie dizajnových modelov, rozložení a funkčných prototypov; výroba veľkých a zmenšených modelov pre hydrodynamický, aerodynamický, silový a iné typy výskumu. Zaznamenáme však iba dva smery.

Ryža. 7. Rýchloliaty model (a), tiež s vtokovým systémom (b) a Al odlievanou hlavou valcov (c)

Pre zlievárenské účely sa používa tzv. Quick-Cast modely (obr. 7), teda modely na „rýchle odlievanie“. Toto je názov pre modely, ktoré analogicky s voskovými modelmi dokážu rýchlo vyrábať kovové odliatky. Modely Quick-Cast však majú štruktúru plástových stien:

• vonkajšie a vnútorné povrchy stien sú pevné a samotná stena je vytvorená vo forme sady voštin, čo má veľké výhody: celková hmotnosť modelu je výrazne znížená o 70%, a preto menej materiál bude potrebné spáliť;
• počas procesu horenia sa akýkoľvek modelový materiál rozťahuje a vyvíja tlak na steny formy, pričom forma s tenkostennými prvkami môže byť zničená;
• voštinová štruktúra umožňuje, aby sa model pri roztiahnutí „zložil“ dovnútra bez namáhania alebo deformácie stien formy.

V niektorých prípadoch sa modely SLA, ako aj modely SLS, môžu použiť nie ako modely na odlievanie, ale ako zariadenie na získanie modelu na odlievanie do piesku (SF) - obr. 8. V tomto prípade musia byť v konštrukcii modelu poskytnuté vrhacie svahy.

Ryža. 8. CAD model (a), SLS model (b) a odliatok predného krytu DVO, získané v PF (c)

Táto metóda sa však používa zriedkavo kvôli nedostatočnej sile modelu SLA. Druhou, nie dôležitou, ale v poradí spomenutou výhodou je presnosť konštrukcie modelu, za normálnych podmienok, pri izbovej teplote, kedy nedochádza k tepelnému namáhaniu a deformácii. Veľmi malý bod laserového lúča ∅ 0,1...0,05 mm umožňuje zreteľne „vypracovať“ tenké filigránové fragmenty modelu, vďaka čomu je stereolitografia populárna v klenotníckom priemysle. Rusko má dosť skvelý zážitok aplikácia technológie Quck-Cast v leteckom priemysle (podniky Salyut, Sukhoi, UMPO, Rybinsk Motors), v energetike (TMZ - Tushinsky strojársky závod) – Obr. 9, určité skúsenosti sú dostupné aj vo výskumných ústavoch automobilového priemyslu. Spoločnosť NAMI teda prvýkrát použila túto technológiu v Rusku na výrobu tak zložitých odliatkov, ako je hlava valcov a blok valcov. V iných odvetviach však táto technológia zostáva prakticky nevyužitá.

Ryža. 9. SLA model (a) a odliatok obežného kolesa turbínovej jednotky (b), škrupinová forma a odliatok obežného kolesa turbíny JSC "TMZ" (c)

Hlavným výrobcom strojov SLA je americká spoločnosť 3D Systems, ktorá vyrába široký sortiment strojov s rôzne veľkosti konštrukčných zón, od 250×250×250 do 1500×570×500 mm. Pre zlievárenskú výrobu vo svetovom priemysle sa pomerne aktívne využívajú stroje série iPro (obr. 10), s technické vlastnosti ktorý možno nájsť na webovej stránke kampane www.3dsystems. com. Náklady, či už vopred alebo počas používania, sú snáď jedinou nevýhodou tejto technológie. Prítomnosť lasera robí tieto jednotky pomerne drahými a vyžadujú pravidelnú údržbu.

Ryža. 10. Stroj iPro 8000 (a) a modely SLA (b)

Preto sa v poslednej dobe, keď sa objavilo veľa 3D tlačiarní, používajú na výrobu obzvlášť kritických produktov so zvýšenými požiadavkami na presnosť a čistotu povrchu, predovšetkým na výrobu Quick-Cast a master modelov. Na iné účely, napríklad dizajnové rozloženia, sa používajú lacnejšie technológie. Náklady na spotrebný materiál sú mierne - 200...300 € a sú porovnateľné s cenou modelových materiálov od iných spoločností. Čas na stavbu modelu závisí od zaťaženia pracovnej plošiny, ako aj od kroku stavby, ale v priemere je to 4...7 mm/h po výške modelu. Stroj dokáže postaviť modely s hrúbkou steny 0,05...0,2 mm. Technológia DLP Vývojárom tejto technológie je medzinárodná spoločnosť Envisiontec, ktorý možno považovať za nováčika na trhu AF, uviedol na trh svoje prvé stroje v roku 2003.

Ryža. 11. Modely Envisiontec (a) a odliatky Al častí spaľovacích motorov (b)

Stroje Envisiontec (obr. 11) rodiny Perfactory využívajú originálnu technológiu DLP - Digital Light Procession, ktorej podstatou je formovanie tzv. masky každej aktuálnej časti modelu, premietané na pracovnú plošinu cez špeciálny systém veľmi malých zrkadiel, pomocou reflektora s vysokou svietivosťou. K vytvoreniu a osvetleniu každej vrstvy viditeľným svetlom dochádza pomerne rýchlo, v priebehu 3...5 s.

Ak teda stroje SLA využívajú princíp bodového osvetlenia, potom stroje Envisiontec využívajú princíp plošného osvetlenia, teda osvetlenie celého povrchu vrstvy, čo vysvetľuje vysoká rýchlosť modely budov - v priemere 25 mm/h na výšku, s hrúbkou stavebnej vrstvy 0,05 mm. Nosný materiál je rovnaký ako hlavný materiál – akrylový fotopolymér. Modely Envisiontec sa používajú rovnakým spôsobom ako modely SLA – ako master modely a modely vyhorených zlievarní. Ich kvalita je veľmi vysoká, ale v presnosti je nižšia ako u modelov SLA, čo je spôsobené najmä použitím nie nízko zmršťovacích epoxidových fotopolymérov, ako v strojoch 3D Systems, ale akrylových s výrazne vyššou, takmer rádovou hodnotou. - 0,6 %, koeficient zmrštenia pri polymerizácii.

Ich výhodou je však pomerne vysoká presnosť a čistota povrchu, pevnosť, jednoduchosť použitia pri veľmi miernych (v porovnaní so stereolitografiou) nákladoch. Nepochybnými výhodami technológie Envisiontec je tiež vysoká rýchlosť budovania modelov a následne aj produktivita RP stroja. Nedávne experimenty ukázali vo všeobecnosti dobrú horľavosť modelov a nízky obsah popola. Špecifikácia automobilových odliatkov bola získaná ako vákuovým odlievaním Al-zliatin do sadrových foriem, tak aj odlievaním liatiny do PF (Marshallite).

Existuje každý dôvod považovať technológiu DLP za sľubnú a efektívnu pre zlievarenskú výrobu, a to nielen pre výskum a vývoj. Čas (s prihliadnutím na prípravné a konečné operácie) na zhotovenie častí vstupného potrubia s výškou 32 mm a prijímača s výškou 100 mm je 1,5 a 5 hodín. Zatiaľ čo na stroji Viper SLA (3D systémy) porovnateľnej veľkosti by výroba takýchto modelov trvala ≥ 5,5 a 16 hodín. Zaujímavosťou sú stroje radu Extrim a EXEDE, ktoré sú umiestnené ako AF stroje pre sériovú výrobu majstrovských modelov a modelov pre lesné produkty. Zvláštnosťou týchto strojov je, že na rozdiel od iných technológií nevyužívajú diskrétny (krok za krokom), ale kontinuálny pohyb plošiny smerom nadol pri nízkej rýchlosti. Preto modely nemajú výrazné kroky charakteristické pre iné konštrukčné metódy. Modely vyžadujú dodatočné spracovanie - odstránenie nosičov a v niektorých prípadoch, ako pri stereolitografii - dodatočnú polymerizáciu. Hlavné charakteristiky strojov Envisiontec sú uvedené v tabuľke. Široká škála materiálov pre hlavné modely, modely vyhorenia a modely vákuového tvarovania (odoláva až 150 °C), koncepčné modelovanie robí tieto stroje obzvlášť atraktívnymi, keď potrebujete vyrábať veľké množstvo modely širokého sortimentu. Technológia MJM (Multi Jet Modeling) na získanie modelov syntézy vosku. Modely (obr. 12) sú postavené na 3D tlačiarňach pomocou špeciálneho modelového materiálu, ktorý obsahuje fotocitlivú živicu – fotopolymér (spojivo) na akrylovej báze a odlievací vosk (50 %). Pomocou multitryskovej hlavy sa materiál nanáša vrstva po vrstve na pracovnú plošinu, pričom každá vrstva sa vytvrdzuje ožiarením ultrafialovou lampou.

Zvláštnosťou technológie je prítomnosť tzv. nosné konštrukcie - podpery na uchytenie prečnievajúcich prvkov modelu počas procesu výstavby. Materiálom je voskový polymér s nízkym bodom topenia, ktorý sa po postavení modelu odstráni prúdom horúcej vody.

Nevýhodou technológie sú relatívne vysoké náklady na spotrebný materiál – 300 USD/kg; výhody - rýchlosť získania modelu a nemenej dôležitá vysoká kvalita materiálu modelu z pohľadu samotnej technológie odlievania do strateného vosku (formovanie, vytavovanie modelu).

	Rozmery stavebnej plochy, mm	Hrúbka konštrukčnej vrstvy, mm	Rozmery, mm	Hmotnosť, kg
Štandardné	120'90'230	0,025 ¼ 0,150	480'730'1350
Zoom	190´142´230
Štandardné UV	175´131´230
Extrémne	320'240'430	0,025 ¼ 0,150	810'730'2200
EXEDE	457´431´508	0,025 ¼ 0,150	810'840'2200

Od hlavného modelu syntézy po odlievanie

Odlievanie polyuretánových živíc a vosku do silikónových foriem. Druhou rýchlo sa rozvíjajúcou oblasťou využitia fotopolymérov je výroba vysoko presných master modelov ako pre následnú výrobu voskových modelov cez silikónové formy, tak aj pre odlievanie polyuretánov. Použitie silikónových foriem je mimoriadne efektívne pre individuálnu a malosériovú výrobu voskových modelov pri dosiahnutí ich vysokej kvality.

Master modely sa zvyčajne pestujú na inštaláciách SLA alebo DPL, ktoré poskytujú najlepšiu povrchovú úpravu a vysokú presnosť konštrukcie modelu. Modely vyrábané na 3D tlačiarňach ako ProJet a Objet sú tiež pomerne vysokej kvality.

Ryža. 13. Silikónová forma(hore), hlavný model (vľavo dole), voskový model (v strede), kovový odliatok (vpravo)

Master modely slúžia na získanie tzv. rýchle formy, najmä silikónové (obr. 13), do ktorých sa potom nalejú polyuretánové živice alebo vosk na následné odlievanie kovov. Technológie odlievania do elastických foriem sú vo svetovej praxi rozšírené. Ako formovacie hmoty sa používajú rôzne silikóny s nízkym koeficientom zmršťovania a relatívne vysokou pevnosťou a odolnosťou (tu silikón je zmes dvoch pôvodne tekutých zložiek A a B, ktoré po zmiešaní v určitom pomere polymerizujú a vytvárajú homogénny, pomerne pevný hmotnosť).

Elastické formy sa získajú naplnením predlohy silikónom vo vákuu, ktorá sa zvyčajne vloží do drevenej banky, banka sa umiestni do vákuového stroja, kde sa najskôr zmiešajú zložky A a B v špeciálnej nádobe a potom sa silikón nalial do banky. Vákuum sa používa na odstránenie vzduchu z kvapalných komponentov a zabezpečenie vysoká kvalita formy a odliatky. Po naliatí 20...40 minút silikón polymerizuje. Dodávka zariadenia na vákuové liatie spravidla obsahuje samotný vákuový stroj (jedno- alebo dvojkomorový) a dve ohrievacie skrine: na skladovanie spotrebného materiálu pri ~ 35°C a na držanie foriem pri ~ 70°C; posledný sa používa na predbežnú tepelnú prípravu

silikónové formy a odlievacie materiály bezprostredne pred nalievaním.

Po naliatí polyuretánovej živice sa forma vráti do pece, aby sa živica vytvrdila. Preto musí veľkosť druhej vykurovacej skrine zodpovedať rozmerom vákuovej komory stroja. Pomocou špeciálnych techník sa forma rozreže na dve alebo niekoľko častí, v závislosti od konfigurácie modelu, potom sa model vyberie z formy.

Bežná trvanlivosť formy 50...100 cyklov úplne postačuje na výrobu pilotnej série odliatkov. Tieto technológie sa ukázali ako veľmi účinné pri výrobe pilotných sérií a malých produktov typických pre letecký, medicínsky a prístrojový priemysel.

Široká škála silikónov a polyuretánových živíc umožňuje vyrábať odliatky s rázuvzdornými a teplotne odolnými vlastnosťami, rôznymi tvrdosťami a rôznymi farbami. Moderné podniky vyrábajúce investičné odliatky zvyčajne zahŕňajú technologické vybavenie AF stroj na pestovanie master modelov a stroj na vákuové odlievanie do silikónových foriem.

M.A. Zlenko – doktor technických vied, NIIMashTech ONTI SPbSPU.

P.V. Zabednov je inžinier na FSUE Vneshtekhnika.

Pri výrobe DLP projektorov sa používa technológia DLP (Digital Light Processing). Táto technológia je dnes najrozšírenejšia a je konkurentom 3LCD. Táto technológia je založená na zariadení z viacerých mikrozrkadiel – DMD (Digital Micromirror Device). Pod elektronickým ovládaním môžu zrkadlá meniť svoj uhol a zaostrovať svetlo na obrazovku. Na získanie čiernych oblastí obrazu sa mikrozrkadlá ohýbajú a smerujú svetlo do absorbéra svetla, v ostatných prípadoch je svetlo smerované do zaostrovacích šošoviek. Každý pixel na obrazovke je odrazom svetla z jedného mikrozrkadla. Na zafarbenie svetla prechádza cez svetelné filtre.
Technológia DLP

Rôzni výrobcovia majú rôzne spôsoby farbenia svetla v DLP projektoroch. Najčastejšie používanou technológiou je farebné koliesko, ktoré pozostáva z troch farebných sektorov. Svetlo prechádza cez farebný segment, získava určitú farbu, potom sa odráža od zrkadiel a dopadá na obrazovku. Farebné koliesko sa otáča, zafarbuje svetelný lúč do iného odtieňa a mikrozrkadlá ho nasmerujú na premietacie plátno. Takže počas procesu rotácie sa farby navzájom nahrádzajú a podľa toho sa menia obrázky na obrazovke - červená, zelená, modrá. Keďže koleso sa otáča veľmi vysokou rýchlosťou a obraz sa mení tiež veľmi rýchlo, človek nevidí zmenu obrázkov, ale vníma ucelený farebný obraz. Dlhodobé sledovanie takéhoto DLP projektora môže niektorých obzvlášť citlivých ľudí unaviť. V takýchto DLP projektoroch je tiež možný takzvaný dúhový efekt - na okrajoch obrazu sa objavujú viacfarebné lúče, ktoré rušia a rušia sledovanie filmu atď. Čím rýchlejšie sa mení obraz rôznych farieb, tým menej nápadný je efekt dúhy. Na odstránenie týchto nedostatkov výrobcovia zvyšujú počet segmentov vo farebnom koliesku. Kontrast obrazu pri použití technológie DLP je lepší ako pri 3LCD, pretože zrkadlá úplne odrážajú svetlo do absorbéra svetla, pri zobrazení čiernych plôch pôsobí obraz naozaj čierno. Vysoký kontrast je jednou z hlavných výhod DLP projektorov, ale aby sa minimalizovali nevýhody technológie – únava očí a dúhový efekt, výrobcovia musia používať drahé techniky, čo ovplyvňuje konečnú cenu dobrého DLP zariadenia.
Existujú aj ďalšie možnosti farbenia svetla, podobne ako pri 3LCD – tri farebné filtre a tri DMD zariadenia, z ktorých každé nezávisle na sebe odráža svetlo len svojho odtieňa. V dôsledku toho nedochádza k žiadnej zmene obrázkov a výstupom je hotový farebný obrázok. Toto riešenie teda nemá nevýhody opísané vyššie, je veľmi pohodlné pozerať sa na takýto obrázok. Tieto 3DLP projektory sú jedny z najlepších na trhu, no sú aj dosť drahé.

Mnoho klenotníkov úspešne používa vo svojej práci programom riadené frézky, ktoré brúsia vosky na odlievanie a niektoré stroje - ihneď kovové časti. V tomto článku sa pozrieme na 3D tlač ako na alternatívu a doplnok tohto procesu.

Rýchlosť

Pri vytváraní dielu v jedinej kópii víťazí v rýchlosti CNC fréza - strojná fréza sa pohybuje rýchlosťou až 2000-5000 mm/min a tam, kde to router zvládne za 15 minút, dokáže tlačiareň vytlačiť časť až hodinu a pol, niekedy aj viac.

Platí to však len pre jednoduché a hladké výrobky, ako je snubný prsteň jednoduchého tvaru a bez vzoru, ktorý nevyžaduje vysokú kvalitu povrchu, pretože Ľahko sa rýchlo leštia. Router otáča zložité produkty tak pomaly, ako ich 3D tlačiareň tlačí, a často aj dlhšie – doba spracovania môže dosiahnuť až šesť hodín.

fotka @ FormlabsJp

Pri vytváraní série produktov naraz sa situácia dramaticky mení - na jeden prechod je tlačiareň schopná vytlačiť celú platformu voskov - ide o platformu (na príklade tlačiarne Form 2) 145x145 mm a v závislosti od veľkosti modelov, možno tam umiestniť až 35 kusov. S rýchlosťou tlače 10-30 mm/hod (a tlačí vo vrstvách, po celej ploche platformy naraz) to dáva výraznú výhodu oproti fréze, ktorá vyreže naraz iba jeden model. - ide buď o jeden zložitý diel, alebo niekoľko jednoduchých, plochých z jedného valcového voskového polotovaru.

3D tlačiareň navyše dokáže okamžite vytlačiť strom modelov na odlievanie, bez toho, aby ho bolo potrebné skladať zo samostatných prírezov. To tiež šetrí čas.

fotka @ 3d_cast

Precíznosť a kvalita

Presnosť polohovania frézy v CNC strojoch dosahuje 0,001 mm, čo je viac ako u 3D tlačiarne. Kvalita opracovania povrchu frézou závisí aj od veľkosti samotnej frézy a polomer hrotu frézy je minimálne 0,05 mm, ale pohyb frézy je naprogramovaný, väčšinou krok o tretinu resp. polovice frézy, respektíve - všetky prechody sú vyhladené.

fotka @ freemanwax

Hrúbka vrstvy pri tlači na Form 2, najobľúbenejšej, no zďaleka nie najpresnejšej tlačiarni, a teda vertikálna presnosť, je 0,025 mm, čo je polovica priemeru hrotu akejkoľvek frézy. Jeho priemer lúča je 0,14 mm, čo znižuje rozlíšenie, ale zároveň vytvára hladší povrch.

fotka @ landofnaud

Vo všeobecnosti kvalita výsledných produktov na fotopolymérovej tlačiarni a top-end frézky porovnateľné. V niektorých prípadoch na jednoduchých formách bude kvalita frézovanej časti vyššia. So zložitosťou tvarov je príbeh iný – 3D tlačiareň je schopná vytlačiť niečo, čo by žiadna fréza nikdy nedokázala rezať, kvôli konštrukčným obmedzeniam.

Ekonomický

Fotopolyméry používané v stereolitografických tlačiarňach sú drahšie ako bežný šperkový vosk. Veľké kusy vosku po fréze sa dajú roztaviť na nové prírezy, aj keď je to tiež časovo náročné a zbytočné kroky, ale tiež šetrí peniaze. Frézovaný vosk je lacnejší z hľadiska nákladov na každý jednotlivý výrobok rovnakého objemu.

Vosk nie je jediným spotrebným materiálom pri práci frézy, frézy sa tiež postupne opotrebovávajú a vyžadujú výmenu 1-2 mesiace intenzívnej práce, ale medzeru to výrazne nezmenšuje.

Práca frézy je z hľadiska nákladov na vyrobené výrobky lacnejšia.

fotka @ 3DHub.gr

Pohodlie a vlastnosti

Špecifikum frézovania je také, že ani na päťosovom stroji sa fréza nedostane všade. To núti klenotníkov vytvárať kompozitné modely z niekoľkých dielov, ktoré potom musia byť spájkované, alebo dokonca ručne preddokončené. 3D tlačiareň je schopná vytlačiť model akéhokoľvek zložitého tvaru, vrátane vnútorných dutín a zložitých spojov, v jednom prechode.

Ako sa to stane

Vytlačené modely sú prispájkované na voskový valec, výsledná štruktúra sa potom naplní sadrou alebo špeciálnym roztokom, po ktorom vytvrdne hotová forma Ohrieva sa v peci a potom sa plní kovom.

Voskový materiál vyhorí bez stopy, čo umožňuje kovu zaberať všetok voľný priestor a presne zopakovať tvar obrobku.

Ďalšie podrobnosti:

1. Proces odlievania začína vytlačením modelu a štandardným posttlačovým spracovaním - vytlačený diel sa oddelí od nosičov, umyje sa, podrobí sa vytvrdzovaniu v ultrafialovom svetle a v prípade potreby sa jemne vyleští.

2. Ďalej je postup podobný ako pri odlievaní s použitím bežných voskov. Polotovary sú prispájkované k voskovému lieviku, ktorý ich udrží v správnej polohe a vytvorí kanál na rozvod kovu.

Ak to množstvo a veľkosť výrobkov dovoľuje, môžete tento krok vynechať - ak tlačíte výrobky spolu s vtokom ako jeden celok.

3. Vtokový kanál je upevnený v injekčnej banke. Ak je banka perforovaná, otvory by mali byť uzavreté napríklad baliacou páskou.

4. Plniaci roztok sa zmieša v pomeroch určených výrobcom.

Potom sa naleje do banky s nálevkou vo vnútri. Nalejte opatrne, aby ste nepoškodili model alebo neuvoľnili strom.

5. Banka sa umiestni do vákuovej komory aspoň na 90 sekúnd, aby sa z roztoku dostal všetok vzduch. Potom sa prenesie na miesto chránené pred vibráciami, aby čo najrýchlejšie vytvrdlo.

6. Formované nádoby sa vložia do sušiarne, studenej alebo zohriatej na 167ºC a teplota sa postupne zvyšuje, až kým plast modelov úplne nezhorí.

Predhrievanie - predhrievanie.

Vložte banku - vložte banku do rúry.

Rampa - zvýšenie (zmena) teploty.

Hold – udržiavanie teploty (príklad: 3h = 3h)

7. Po dokončení tohto procesu sa kov naleje do formy.

8. Po naplnení sa forma ochladí a plniaci materiál sa vymyje.

9. Ostáva už len extrahovať hotové výrobky, oddeľte ich a zľahka vyleštite.

Fotografie produktov vytvorených v Top3DShop:

Závery:

Obe technológie majú svoje pre a proti. Ak už má šperkárska dielňa CNC frézka, potom si poradí s väčšinou úloh pri výrobe jednotlivých kópií. Navyše, ak sa vyrábajú iba jednotlivé kópie a nie príliš často, stroj vyhráva v rýchlosti.

Ak nie je cieľom rozvoj výroby, zvýšenie objemu práce, obrátkovosti financií, či zvýšenie úrovne zložitosti produktov, tak 3D tlačiareň bude len ďalšou finančnou záťažou.

S nárastom tempa a objemu práce, s neustálym zavádzaním nových modelov sa výhody 3D tlačiarne okamžite prejavia v hromadnej výrobe, rozdiel v rýchlosti je vážny. Tlačiareň možno len ťažko preceňovať pri rýchlom prototypovaní a výrobe sérií prírezov.

Ak podnik vykonáva obidva typy zákaziek – jednotlivé aj sériové – bude efektívnejšie a ekonomicky výhodnejšie mať na farme obe zariadenia, napr. rôzne typy diela, budú sa organicky dopĺňať.

Vybavenie

Formulár Formlabs 2

Technológia: SLA

Pracovná komora: 145 x 145 x 175 mm

Hrúbka vrstvy: 25-100 mikrónov

Laserové zaostrenie: 140 µm

Výkon lúča: 250 mW

Cena: 320 000 rubľov.

Form 2 je kompaktná stereolitografická 3D tlačiareň, ktorá sa ľahko zmestí na váš pracovný stôl.

Vďaka svojej presnosti (25-100 mikrónov) je veľmi obľúbený medzi ortodontistami a klenotníkmi, keďže je schopný vytlačiť veľa produktov v jednom sedení.

fotka @ FormlabsJp

Fotopolymér na tlač vyhorených modelov stojí 46 000 rubľov na 1-litrovú kazetu.

Projekt 3D systémov MJP 2500

Technológia: MJM

Pracovná komora: 295 x 211 x 142 mm

Rozlíšenie: 800 x 900 x 790 dpi

Hrúbka vrstvy: 32 mikrónov

Cena: 3 030 000 rubľov

Multitrysková tlačiareň od 3D Systems, určená na tlač vstrekovaných prírezov s použitím materiálov VisiJet a funkčných dielov s použitím plastov.

MJP je kompaktnejšia ako stereolitografické tlačiarne – je oveľa väčšia a nedá sa umiestniť na pracovný stôl, čo je však kompenzované rýchlosťou tlače a väčšou pracovnou plochou.

3D systémy ProJet MJP 3600W Max

Technológia: MJM

Pracovná komora: 298 x 183 x 203 mm

Rozlíšenie: až 750 x 750 x 1600 DPI

Hrúbka vrstvy od: od 16 mikrónov

Presnosť tlače: 10-50 mikrónov

Cena: 7 109 000 rubľov

ProJet 3600W Max je vylepšená verzia ProJet 3500 CPX, špecializovanej 3D tlačiarne na tlač vstrekovaných voskov. Ide o priemyselné 3D tlačiarne používané vo výrobe v nepretržitej prevádzke, s veľkou platformou a vysokou produktivitou. Tlačiarne tejto série využívajú technológiu Multi Jet Modeling (MJM), ktorá zvyšuje prevádzkovú rýchlosť a umožňuje použitie materiálov VisiJet špeciálne navrhnutých na to.

Technológia: DLP (digitálne spracovanie svetla)

Tlačová plocha: 120×67,5×150mm

Hrúbka vrstvy: 25-50 mikrónov (0,025/0,05 mm)

Rozlíšenie: 62,5 µm (0,0625 mm)

Cena: od 275 000 rubľov.

Hunter je nová DLP 3D tlačiareň od Flashforge. DLP je stereolitografická technológia, ktorá namiesto lasera využíva projektor.

Táto technológia má svoje výhody – DLP tlač je rýchlejšia a dokáže poskytnúť väčšie detaily v ultra malých mierkach. Na druhej strane, DLP projekcia pozostáva z pixelov, ak je potrebný dokonale hladký povrch, je lepšie zvoliť tlačiareň SLA, napríklad Form 2.

Flashforge ​Hunter DLP 3D je kompatibilný so stereolitografickými živicami tretej generácie, čo používateľovi poskytuje široký výber tlačových materiálov.

Tlačiareň využíva DLP modul vlastnej konštrukcie výrobcu, ktorého vlastnosti sú optimalizované špeciálne pre 3D tlač. Tento komponent má väčšiu lineárnu presnosť ako konvenčné DLP určené pre spotrebiteľské videoprojektory.

Wanhao Duplicator 7 v1.4

Technológia tlače: DLP, 405nm

Maximálna rýchlosť tlače: 30 mm/hod

Maximálna tlačová plocha: 120x68x200 mm

Rozlíšenie: 2560 x 1440 pixelov na vrstvu

Presnosť: 0,04 mm

Hrúbka vrstvy: 0,035-0,5mm

Hmotnosť: 12 kg

Cena: 35 900 rubľov.

Wanhao Duplicator 7 je lacná fotopolymérová tlačiareň na vyskúšanie stereolitografie. Nevýhodou tohto modelu je nízka stabilita, nízke rozlíšenie a problémy s opakovateľnosťou hneď po vybalení.

fotka @

Mnohí šperkári pri svojej práci úspešne využívajú programovo riadené frézky, ktoré brúsia vosky na odlievanie, niektoré stroje dokonca brúsia kovové časti. V tomto článku sa pozrieme na 3D tlač ako na alternatívu a doplnok tohto procesu.

Rýchlosť

Pri vytváraní dielu v jedinej kópii víťazí v rýchlosti CNC fréza - strojná fréza sa pohybuje rýchlosťou až 2000-5000 mm/min a tam, kde to router zvládne za 15 minút, dokáže tlačiareň vytlačiť časť až hodinu a pol, niekedy aj viac.

Platí to však len pre jednoduché a hladké výrobky, ako je snubný prsteň jednoduchého tvaru a bez vzoru, ktorý nevyžaduje vysokú kvalitu povrchu, pretože Ľahko sa rýchlo leštia. Router otáča zložité produkty tak pomaly, ako ich 3D tlačiareň tlačí, a často aj dlhšie – doba spracovania môže dosiahnuť až šesť hodín.

fotka @ FormlabsJp

Pri vytváraní série produktov naraz sa situácia radikálne mení - jedným prechodom je tlačiareň schopná vytlačiť celú platformu voskov - jedná sa o platformu (na príklade tlačiarne) 145x145 mm a v závislosti od veľkosti z modelov tam možno umiestniť až 35 kusov. S rýchlosťou tlače 10-30 mm/hod (a tlačí vo vrstvách, po celej ploche platformy naraz) to dáva výraznú výhodu oproti fréze, ktorá vyreže naraz iba jeden model. - ide buď o jeden zložitý diel, alebo niekoľko jednoduchých, plochých z jedného valcového voskového polotovaru.

3D tlačiareň navyše dokáže okamžite vytlačiť strom modelov na odlievanie, bez toho, aby ho bolo potrebné skladať zo samostatných prírezov. To tiež šetrí čas.

fotka @ 3d_cast

Precíznosť a kvalita

Presnosť polohovania frézy v CNC strojoch dosahuje 0,001 mm, čo je viac ako u 3D tlačiarne. Kvalita opracovania povrchu frézou závisí aj od veľkosti samotnej frézy a polomer hrotu frézy je minimálne 0,05 mm, ale pohyb frézy je naprogramovaný, väčšinou krok o tretinu resp. polovice frézy, respektíve - všetky prechody sú vyhladené.

fotka @ freemanwax

Hrúbka vrstvy pri tlači na Form 2, najobľúbenejšej, no zďaleka nie najpresnejšej tlačiarni, a teda vertikálna presnosť, je 0,025 mm, čo je polovica priemeru hrotu akejkoľvek frézy. Jeho priemer lúča je 0,14 mm, čo znižuje rozlíšenie, ale zároveň vytvára hladší povrch.

fotka @ landofnaud

Vo všeobecnosti je kvalita výsledných produktov na fotopolymérovej tlačiarni a špičkových frézach porovnateľná. V niektorých prípadoch na jednoduchých formách bude kvalita frézovanej časti vyššia. So zložitosťou tvarov je príbeh iný – 3D tlačiareň je schopná vytlačiť niečo, čo by žiadna fréza nikdy nedokázala rezať, kvôli konštrukčným obmedzeniam.

Ekonomický

Fotopolyméry používané v stereolitografických tlačiarňach sú drahšie ako bežný šperkový vosk. Veľké kusy vosku po fréze sa dajú roztaviť na nové prírezy, aj keď je to tiež časovo náročné a zbytočné kroky, ale tiež šetrí peniaze. Frézovaný vosk je lacnejší z hľadiska nákladov na každý jednotlivý výrobok rovnakého objemu.

Vosk nie je jediným spotrebným materiálom pri práci frézy, frézy sa tiež postupne opotrebovávajú a vyžadujú výmenu 1-2 mesiace intenzívnej práce, ale medzeru to výrazne nezmenšuje.

Práca frézy je z hľadiska nákladov na vyrobené výrobky lacnejšia.

fotka @ 3DHub.gr

Pohodlie a vlastnosti

Špecifikum frézovania je také, že ani na päťosovom stroji sa fréza nedostane všade. To núti klenotníkov vytvárať kompozitné modely z niekoľkých dielov, ktoré potom musia byť spájkované, alebo dokonca ručne preddokončené. 3D tlačiareň je schopná vytlačiť model akéhokoľvek zložitého tvaru, vrátane vnútorných dutín a zložitých spojov, v jednom prechode.

Ako sa to stane

Vytlačené modely sa pripájajú na voskový sud, následne sa výsledná štruktúra naplní sadrou alebo špeciálnym roztokom, po vytvrdnutí sa hotová forma zahreje v peci a následne sa vyplní kovom.

Voskový materiál vyhorí bez stopy, čo umožňuje kovu zaberať všetok voľný priestor a presne zopakovať tvar obrobku.

Ďalšie podrobnosti:

1. Proces odlievania začína vytlačením modelu a štandardným posttlačovým spracovaním - vytlačený diel sa oddelí od nosičov, umyje sa, podrobí sa vytvrdzovaniu v ultrafialovom svetle a v prípade potreby sa jemne vyleští.

2. Ďalej je postup podobný ako pri odlievaní s použitím bežných voskov. Polotovary sú prispájkované k voskovému lieviku, ktorý ich udrží v správnej polohe a vytvorí kanál na rozvod kovu.

Ak to množstvo a veľkosť výrobkov dovoľuje, môžete tento krok vynechať - ak tlačíte výrobky spolu s vtokom ako jeden celok.

3. Vtokový kanál je upevnený v injekčnej banke. Ak je banka perforovaná, otvory by mali byť uzavreté napríklad baliacou páskou.

4. Plniaci roztok sa zmieša v pomeroch určených výrobcom.

Potom sa naleje do banky s nálevkou vo vnútri. Nalejte opatrne, aby ste nepoškodili model alebo neuvoľnili strom.

5. Banka sa umiestni do vákuovej komory aspoň na 90 sekúnd, aby sa z roztoku dostal všetok vzduch. Potom sa prenesie na miesto chránené pred vibráciami, aby čo najrýchlejšie vytvrdlo.

6. Formované nádoby sa vložia do sušiarne, studenej alebo zohriatej na 167ºC a teplota sa postupne zvyšuje, až kým plast modelov úplne nezhorí.

Predhrievanie - predhrievanie.

Vložte banku - vložte banku do rúry.

Rampa - zvýšenie (zmena) teploty.

Hold – udržiavanie teploty (príklad: 3h = 3h)

7. Po dokončení tohto procesu sa kov naleje do formy.

8. Po naplnení sa forma ochladí a plniaci materiál sa vymyje.

9. Zostáva len odstrániť hotové výrobky, oddeliť ich a ľahko vyleštiť.

Fotografie vytvorených produktov:

Závery:

Obe technológie majú svoje pre a proti. Ak už má klenotnícka dielňa CNC frézku, zvládne väčšinu úloh výroby jednotlivých kusov. Navyše, ak sa vyrábajú iba jednotlivé kópie a nie príliš často, stroj vyhráva v rýchlosti.

Ak nie je cieľom rozvoj výroby, zvýšenie objemu práce, obrátkovosti financií, či zvýšenie úrovne zložitosti produktov, tak 3D tlačiareň bude len ďalšou finančnou záťažou.

S nárastom tempa a objemu práce, s neustálym zavádzaním nových modelov sa výhody 3D tlačiarne okamžite prejavia v hromadnej výrobe, rozdiel v rýchlosti je vážny. Tlačiareň možno len ťažko preceňovať pri rýchlom prototypovaní a výrobe sérií prírezov.

Ak podnik vykonáva obidva typy zákaziek – jednotlivé aj sériové – bude efektívnejšie a ekonomicky výhodnejšie mať na farme obe zariadenia, na rôzne typy prác sa budú organicky dopĺňať.

Vybavenie

Formlabs

Technológia: SLA

Pracovná komora: 145 x 145 x 175 mm

Hrúbka vrstvy: 25-100 mikrónov

Laserové zaostrenie: 140 µm

Výkon lúča: 250 mW

Cena: rub

Form 2 je kompaktná stereolitografická 3D tlačiareň, ktorá sa ľahko zmestí na váš pracovný stôl.

Vďaka svojej presnosti (25-100 mikrónov) je veľmi obľúbený medzi ortodontistami a klenotníkmi, keďže je schopný vytlačiť veľa produktov v jednom sedení.

fotka @ FormlabsJp

Fotopolymér na tlač vyhorených modelov stojí ruble na 1-litrovú kazetu.

3D systémy

Technológia: MJM

Pracovná komora: 295 x 211 x 142 mm

Rozlíšenie: 800 x 900 x 790 dpi

Hrúbka vrstvy: 32 mikrónov

Cena: rubľov

Multitrysková tlačiareň od 3D Systems, určená na tlač vstrekovaných prírezov s použitím materiálov VisiJet a funkčných dielov s použitím plastov.

MJP je kompaktnejšia ako stereolitografické tlačiarne – je oveľa väčšia a nedá sa umiestniť na pracovný stôl, čo je však kompenzované rýchlosťou tlače a väčšou pracovnou plochou.

3D systémy

Technológia: MJM

Pracovná komora: 298 x 183 x 203 mm

Rozlíšenie: až 750 x 750 x 1600 DPI

Hrúbka vrstvy od: od 16 mikrónov

Presnosť tlače: 10-50 mikrónov

Cena: rubľov

ProJet 3600W Max je vylepšená verzia ProJet 3500 CPX, špecializovanej 3D tlačiarne na tlač vstrekovaných voskov. Ide o priemyselné 3D tlačiarne používané vo výrobe v nepretržitej prevádzke, s veľkou platformou a vysokou produktivitou. Tlačiarne tejto série využívajú technológiu Multi Jet Modeling (MJM), ktorá zvyšuje prevádzkovú rýchlosť a umožňuje použitie materiálov VisiJet špeciálne navrhnutých na to.

Nový vosk, ktorý je v ňom použitý, je vysoko odolný, modely z neho vyrobené sa nelámu v rukách pri oddelení od platformy ani náhodnom páde, čo sa stalo pri modeloch vytlačených od jeho predchodcu - Hi Cast.

Materiál stojí rubľov za 1,7 kg

275 000 RUB

Hunter je nová DLP 3D tlačiareň od Flashforge. DLP je stereolitografická technológia, ktorá namiesto lasera využíva projektor.

Táto technológia má svoje výhody – DLP tlač je rýchlejšia a dokáže poskytnúť väčšie detaily v ultra malých mierkach. Na druhej strane, DLP projekcia pozostáva z pixelov, ak je potrebný dokonale hladký povrch, je lepšie zvoliť tlačiareň SLA, napríklad Form 2.

Flashforge ​Hunter DLP 3D je kompatibilný so stereolitografickými živicami tretej generácie, čo používateľovi poskytuje široký výber tlačových materiálov.

Tlačiareň využíva DLP modul vlastnej konštrukcie výrobcu, ktorého vlastnosti sú optimalizované špeciálne pre 3D tlač. Tento komponent má väčšiu lineárnu presnosť ako konvenčné DLP určené pre spotrebiteľské videoprojektory.

Wanhao

Technológia tlače: DLP, 405nm

Maximálna rýchlosť tlače: 30 mm/hod

Maximálna tlačová plocha: 120x68x200 mm

Rozlíšenie: 2560 x 1440 pixelov na vrstvu

Presnosť: 0,04 mm

Hrúbka vrstvy: 0,035-0,5mm

Hmotnosť: 12 kg

Cena: rubľov.

Wanhao Duplicator 7 je lacná fotopolymérová tlačiareň na vyskúšanie stereolitografie. Nevýhodou tohto modelu je nízka stabilita, nízke rozlíšenie a problémy s opakovateľnosťou hneď po vybalení.

fotka @