Печать форм для литья на 3д принтерах имеет массу преимуществ. Поговорим подробнее. Сравним, какую роль играет 3d печать для литья на малом производстве и на промышленных предприятиях.
Традиционное литьё: трудности и ограничения
Исторически существующие технологии создания литейных форм основаны на комплексном подходе: 3D-проектирование, создание физической мастер-модели путём фрезерования, ручной обработки или иных методов механической обработки. Несмотря на отработанность методик, они сталкиваются с серьёзными проблемами:
• Длительное время изготовления.
• Высокая стоимость работ из-за задействованных трудовых ресурсов и сложного оборудования.
• Вероятность появления ошибок вследствие человеческого фактора и технологических погрешностей.
• Трудности с достижением высокой точности и детализации.
• Особенные сложности возникают при создании специальных элементов, таких как выпуклая маркировка на наклонных поверхностях или конических частях изделия. Получить их с приемлемым качеством традиционными методами чрезвычайно трудно.
Не меньшее число трудностей связано и с процессом изготовления деревянных мастер-моделей. В рамках классического «литья в землю» их обмазывают смесью бетонита и песка, что само по себе трудоёмко и медленно. Результат выходит грубо выполненным и далеким от ожидаемого уровня точности, плюс такой подход сопровождается значительными финансовыми затратами.
Всё это демонстрирует несовершенство привычных подходов и объясняет популярность альтернативных методов, таких как 3D-печать форм, которая решает большинство перечисленных проблем.
Преимущества 3д печати на литейном производстве:
3D-печать кардинально меняет подходы к созданию литейных форм, ускоряя процессы и улучшая качество. Всего за несколько часов на 3D-принтере можно получить точную мастер-модель, соответствующую изначальному цифровому проекту на 100%. Таким образом, исчезает необходимость длительных этапов ручной доводки и ожидания результата.
Возможности 3D печати для литейного производства:
• Широкий выбор материалов: это может быть воск, температура плавления которого составляет около 60°С, гладкая поверхность и отличная детализация. Воск получил признание в машиностроении, стоматологии и ювелирном деле. Или фотополимер: температура выжигания достигает 600°С, минимальная зольность (менее 0,01%) и высочайшая точность для изготовления сложных форм и образцов.
• Повышенная точность и снижение расходов: вместо ручного исправления или изготовления сложных элементов, на 3D принтере можно точечно дополнить существующую пресс-форму новыми фрагментами, сделанными из прочных материалов. Это устраняет необходимость тяжёлых и длительных доработок вручную.
• Оптимизация производственного цикла: перед запуском основного производства с помощью 3D-прототипов можно провести тестирование форм и деталей, выявив возможные ошибки и усовершенствовав рабочие операции без постоянных переделок оснастки.
Преимущества использования 3D-печати в литейном производстве:
• Быстрота: за короткое время формируются прототипы деталей по чертежам или готовым 3D-данным.
• Универсальность: возможность печати форм любой сложности, что раньше было затруднено традиционными технологиями.
• Эффективность: процесс печати чище, удобнее и экономически выгоднее по сравнению с обычными методами изготовления форм.
В итоге 3D-печать становится незаменимым инструментом, сочетающимся с литьём, обеспечивая значительную экономию времени и повышение эффективности производств.
Преимущества 3д печати форм для литья для малых предприятий:
3d-принтер — это простое и эффективное средство для создания литейных форм. Используя аддитивные технологии, можно наладить выпуск небольших партий изделий из жидких материалов, таких как эпоксидные смолы, силикон, кондитерские массы (например, шоколад). Насколько эффективен подобный подход и в каких ситуациях он окажется оправданным?
Аддитивные технологии позволяют решать задачи литья двумя основными способами:
• Печать мастер-моделей. Напечатанная модель заливается силиконовой массой, после высыхания оболочки её разрезают и получают рабочую форму для дальнейшего тиражирования изделий.
• Прямая печать форм. Вместо промежуточного шага с мастер-моделью, на принтере сразу изготавливают саму форму, готовую к заливке.
Первый способ немного сложнее, но позволяет создавать более разнообразные и детализированные формы. Второй метод экономит время, но накладывает ряд ограничений на дизайн и выбор материалов.
Зачем нужны литейные формы, если можно сразу печатать готовые изделия? Ответ прост: литьё многократно повышает скорость выпуска продукции. Например, если пытаться напечатать серию шоколадных конфет или сувениров непосредственно на принтере, это займёт часы и даже целые дни, а порой и недели. Литейные формы позволяют получать десятки и сотни копий за считанные минуты.
Чем хорош гибрид 3D-печати и литья?
• Время и деньги. Значительная экономия обоих ресурсов по сравнению с традиционным производством.
• Масштабируемость. Всегда можно распечатать дополнительные формы, увеличивая объём производства.
• Удобство замены изношенных форм. Формы из пластика долговечны, но, если нужна срочная замена, новый экземпляр легко отпечатать заново.
Главное ограничение метода — низкий ресурс форм, произведённых методом 3D-печати. Срок службы таких форм ограничен несколькими десятками циклов литья, что несравнимо с металлическими аналогами. Ещё один минус — невозможность использовать технику при массовом выпуске изделий. Там эффективнее применить традиционные методики формовки.
Требования к оборудованию и материалам
Необходимый набор следующий:
• 3D-принтер. Достаточно простого устройства начального уровня. Подойдёт даже недорогой BiZon 3 или Picaso Designer X S2. Более дорогой и универсальный вариант — Picaso Designer XL Series 2 с возможностью нагрева сопла до 430°C.
• ПО для моделирования и подготовки к печати. Существует масса предложений, как платных, так и бесплатных. Выберите удобный лично вам инструмент.
• Филаменты. Выбор зависит от характера работы. Для холодного литья подойдёт RELAX или ABS, а PLA допустим только для пищевых продуктов комнатной температуры. Для горячей термоформовки потребуются высокотемпературные материалы, такие как PEEK или ULTEM.
Важно помнить, что форма должна обладать достаточной прочностью и химической стойкостью к контактирующему веществу. Если материал для печати нестабилен химически или теряет свойства при нагревании, это отразится на конечном результате.
Производственные нюансы
При подготовке формы для литья учтите следующее:
• Добавьте вентиляционные каналы для выхода воздуха при заливке.
• Для повышения прочности и жесткости форму можно армировать металлическими вкладышами.
• Поверхность формы желательно обработать сглаживающим средством, чтобы уменьшить шероховатость.
• Чтобы форма служила дольше, используйте разделяющие смазки и антисцепители.
Таким образом, 3D-печать форм для литья — перспективный способ организации производства, подходящий для малых и средних предприятий. Метод удобен и быстр, особенно при разработке новых продуктов и экспериментировании с формами.