• en
  • de
2020-05-20

3D w przemyśle odlewniczym

W przemyśle odlewniczym od stuleci wykorzystywana jest metoda wosku traconego, która polega na wykonaniu z wosku prototypu danego przedmiotu. Prototyp oklejany jest materiałem ogniotrwałym, aby mogła z niego powstać forma do odlewów. W wyniku podgrzania takiej formy do wysokiej temperatury, wosk jest wytapiany, a do jej wnętrza wlewa się płynny metal. Pozostaje już tylko po wystygnięciu przedmiotu poddać go szlifowaniu, by zakończyć produkcję. W technologii druku 3D w wykorzystuje się podobną metodę tworzenia form do odlewów.  

Jak 3D usprawnia przemysł odlewniczy?

 Druk 3D może wykorzystać materiał woskowy do wykonania przedmiotów odlewanych o nawet najbardziej skomplikowanej strukturze. Nie ma przy tym żadnych ograniczeń geometrycznych, dlatego przy drukowaniu 3D można uzyskać wysoką dokładność przedmiotów, zwłaszcza w porównaniu z metodami maszynowymi i manualnymi.

Coraz więcej firm w przemyśle odlewniczym wykorzystuje drukarki 3D do tworzenia form odlewniczych, które służą producentom do budowania docelowych produktów. Jakość wytwarzanych elementów jest taka sama jak jakość wydrukowanego modelu.

Jednocześnie odlewnictwo może usprawnić procesy produkcji dzięki skanerom 3D. Wykorzystywane są one na etapie kontrolowania jakości, projektowania i prototypowania. Skaner 3D pozwala za pomocą światła strukturalnego lub laserowego przenieść fizyczny obiekt do świata cyfrowego, przy zachowaniu wszelkich wymiarów, tekstur i detali, a nawet czasem kolorów. Przede wszystkim sprawdzi się on przy testowaniu projektów, zanim wykona się dla nich formę odlewniczą, co pozwala na wyeliminowanie możliwych błędów.

Proces tworzenia form do odlewów

Drukarki 3D wykorzystywane są do prototypowania form przed rozpoczęciem właściwej, seryjnej produkcji w odlewnictwie. Druk 3D służy do szybkiego wytwarzania skomplikowanych geometrycznie wzorców, jakie używane są w procesie odlewania w formach piaskowych.

Zasadniczo w technologii 3D w metodzie woskowej w uproszczeniu forma odlewnicza powstaje poprzez zanurzenie woskowego modelu w płynnej masie ceramicznej. Następnie wytapia się wosk, a samą formę utwardza w specjalnym piecu. Jest ona gotowa do zalania metalem.

Rzeczony woskowy model, tzw. model matkę, można wydrukować na drukarce 3D. Stanowi on czasem bazę do wykonania formy silikonowej, która służy do zrobienia wielu odlewów z wosku. Łączy się je następnie z układem wlewowym, przez co uzyskujemy formę do odlania metalowych elementów po kilka sztuk na raz.

Są jednak i formy piaskowe, o których była już mowa. Do ich przygotowania wykorzystuje się najczęściej wydruk wykonany w technologii FDM lub Z Corp. Musi być właściwie zaprojektowany, z uwzględnieniem skurczu materiału oraz odpowiedniego pochylenia ścianek, ponieważ bez tego nie będzie możliwości wyjęcia gotowego przedmiotu z formy. Zanim jednak do tego dojdzie, konieczne jest wydrukowanie z PC (poliwęglanu), rzadziej z ABS, oprzyrządowania odlewniczego. Wydrukowane modele podlegają szlifowaniu i szpachlowaniu, aby nie uszkodzić formy w czasie wyjmowania modelu.

Technologie druku 3D sprawdzające się w odlewnictwie

Najlepiej w odlewnictwie sprawdzą się technologie 3D – MJP, które spełniają wymagania jakościowe. Technologia MJP – Multi-Jetting Printing charakteryzuje się tym, że materiał jest natryskiwany przez drukarkę 3D w formie drobnych kropli. Można przyrównać wydruk 3D w tej technologii do tradycyjnego wydruku atramentowego płaskiego. Przy drukowaniu 3D w MJP można stosować jako filamenty żywice fotopolimerowe, utwardzane światłem, jak i materiał tradycyjny, jakim jest wosk. Ważne, by filament był w 100 proc. wytapialny i nie pozostawiał po sobie resztek w postaci popiołu.

Czytaj także: Jakie materiały wykorzystuje się w druku 3D

Cechy form odlewniczych wykonanych przy pomocy druku 3D

Dla oszczędności – pieniędzy i czasu w przemyśle odlewniczym formy do odlewów można produkować z wykorzystaniem drukarek 3D. Pozwalają one na tworzenie precyzyjnych obiektów na podstawie przetestowanych i zoptymalizowanych form odlewniczych.

Trwała forma odlewnicza stworzona z wykorzystaniem technologii addytywnych to gwarancja wysokiej jakości, dlatego nie będzie różniła się od tych tworzonych w standardowy, manualny lub maszynowy sposób.