نظرة عامة: تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لصب المعادن

في هذه المقالة ، سنتحدث عن تقنيات التشكيل التقليدية وكيف تتغير باستخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد . والأهم من ذلك - أي الطابعات ثلاثية الأبعاد الموجودة في السوق مناسبة للتنفيذ في مثل هذا الإنتاج اليوم.

جدول المحتويات

حول الصب
مقارنة بالتكنولوجيا التقليدية
خوارزمية صب التكنولوجيا المضافة
مجالات التطبيق
طابعات ثلاثية الأبعاد وتقنية طباعة ثلاثية الأبعاد لنماذج المسبك
FDM (FFF): الودائع
PICASO 3D Designer X
SLS - التلبيد الانتقائي بالليزر - التلبيد الانتقائي بالليزر
Sentrol SS600G
SLA - جهاز الليزر التجسيمي - التصوير الطبقي التجسيمي بالليزر
Zrapid iSLA1100
DLP - معالجة الضوء الرقمي
برنامج FlashForge Hunter DLP
Voxeljet
Voxeljet VX 1000
طابعات ثلاثية الأبعاد لصناعة القوالب
تقنية بيندر جيت - تطبيق بيندر
Sentrol SB1000
SLS الطباعة العفن
الطباعة الشمسية ثلاثية الأبعاد
الملخص

حول الصب

المنتج النهائي للمسبك هو الصب - الأجزاء أو قطع العمل المستقبلية. يمكن أن تكون كتلتها عدة جرامات أو مئات الأطنان.

هذه هي الطريقة التي يتم بها في مصنع أدوات الآلات.


يمكن تمييز الميزات التالية لاستخدام الصب في الإنتاج:

1. القدرة على الحصول على منتجات يبلغ وزنها عدة جرامات إلى مئات الأطنان ، مع هندسة معقدة ومجموعة متنوعة من الخصائص الميكانيكية والتشغيلية ؛
2. إمكانية الحصول على منتجات تجعل موادها أو أبعادها من المستحيل أو غير المربح صنعها بطرق أخرى ؛
3. تكون المصبوبات أقرب ما يمكن ، من حيث الحجم والشكل ، من المنتجات النهائية ، على النقيض من الفراغات التي يتم الحصول عليها عن طريق الختم الحجمي أو التزوير.

مقارنة بالتكنولوجيا التقليدية

في عملية الصب التقليدية ، يمكن صنع النموذج الرئيسي يدويًا أو بالقطع. من المستحيل تنفيذ بعض النماذج يدويًا. لتصنيع النماذج الرئيسية ، يتم استخدام مراكز تصنيع CNC ذات خمسة محاور ، مما يزيد بشكل كبير من التنوع المحتمل للأشكال ، ولكن تكلفة هذا الشمع أو النموذج الرئيسي تزداد بشكل ملحوظ. هذه الطريقة في الحصول على المصبوبات ذات صلة بالإنتاج الضخم ، في السلسلة الصغيرة والمتوسطة ، تكون في الغالب غير عملية من الناحية الاقتصادية - هنا يكون استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد أكثر عقلانية.


يوضح الرسم البياني لاعتماد تكلفة النموذج على عدد النسخ المنتجة فعالية استخدام تقنيات المضافات.

خوارزمية صب التكنولوجيا المضافة

أحد التحديات التي تواجه التقنيين في أي مسبك: تقليل العمليات التي تستغرق وقتًا طويلاً في تشكيل الفراغات. يتم حلها من خلال حقيقة أن المسبوكات يجب أن تكون قريبة قدر الإمكان من معلمات الجزء الضروري ، مما يوفر أيضًا الوقت والمال. هنا تأتي الابتكارات إلى الإنقاذ ، في شخص التقنيات المضافة ، والتي تسمح بتسريع تكنولوجيا العملية ، متجاوزة الخطوات الأولى التقليدية في تكنولوجيا تصنيع الصب. يمكن للشركة المصنعة الحصول على نموذج أو قالب المسبك اللازم في عملية واحدة.


في المنطقة الحمراء - عملية الصب التقليدية ، باللون الأخضر والأزرق - صب باستخدام تقنيات مضافة - يتم تقليل وقت الإنتاج بمقدار 2-6 مرات.



تعد الطباعة المباشرة للمنتج ، التي تم تقديمها بالفعل في العديد من الصناعات الحديثة ، أكثر تكلفة من الناحية الاقتصادية من الصب التقليدي. لذلك ، تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد لنماذج الصهر والحرق ، بالإضافة إلى تركيب القوالب والنوى الجاهزة بالفعل للصب ، ذات أهمية خاصة.


يعتبر صب الحقن الإضافي أكثر اقتصادا من الطباعة المباشرة.

مجالات التطبيق

يتم استخدام النماذج الرئيسية وقوالب الحقن المطبوعة على طابعة ثلاثية الأبعاد في شركات المجوهرات ، في إنتاج منتجات طب الأسنان وتقويم العظام ، في مكاتب التصميم ، للبحث والتطوير ، في مراكز التدريب ومراكز النماذج الأولية.
يتم استخدام المسبوكات المعقدة هندسيًا التي تم الحصول عليها نتيجة لاستخدام التقنيات المضافة في السينما والتلفزيون ، عندما يكون من الضروري إنتاج دعائم غير عادية بسرعة ذات شكل معقد.


تم إنشاء موديل Aston Martin 1960 DB 5 agent 007 لفيلم "إحداثيات: Skyfall" باستخدام تقنيات مضافة ، من أجل الحفاظ على السيارة الأصلية في مشاهد مثيرة.


زخارف مصبوبة باستخدام قوالب رملية مطبوعة على طابعة ثلاثية الأبعاد.

طابعات ثلاثية الأبعاد وتقنية طباعة ثلاثية الأبعاد لنماذج المسبك

للحصول على نماذج الحقن ، استخدم تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد FDM (FFF) و SLS و SLA و DLP. تسمح لك هذه التقنيات بطباعة النموذج الضروري للصهر اللاحق أو حرق القالب المتكون حوله. بالنسبة لنماذج الشمع المفقودة ، يتم استخدام الشمع ، للحرق المحروق - PMMA ، البلاستيك CAST والبوليمرات الضوئية الخاصة.

الميزة الرئيسية لاستخدام هذا الحل هي عدم الحاجة إلى إعداد معدات خاصة ، على سبيل المثال ، القوالب ، ومحتوى الرماد المنخفض للمواد أثناء الاحتراق. يتم إرسال النموذج ثلاثي الأبعاد المُعد للطباعة على الفور ، وبعد فترة قصيرة من المعالجة اللاحقة ، يصبح جاهزًا للاستخدام.

FDM (FFF): الودائع

معروف على نطاق واسع للمحترفين والهواة للتقنيات المضافة ، وهي طريقة طباعة ثلاثية الأبعاد لا تتطلب وصفًا إضافيًا.

مادة خيوط الطباعة FDM للنماذج المحترقة هي بلاستيك خاص أو مركب يحتوي على نسبة عالية من الشمع.


الجهاز الرئيسي FDM (FFF) - الطابعة.


عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام تقنية FDM.

PICASO 3D Designer X

PICASO 3D Designer X - طابعة FDM بمساحة بناء 200x200x210 مم ، والتي يمكنها الطباعة بمواد مثل ABS و PLA و HIPS و PVA و ULTRAN 630 و ULTRAN 6130 و ASA و ABS / PC و PET و PC و FRICTION و CAST و RELAX و ETERNAL و FLEX و RUBBER و SEALANT و PETG و AEROTEX و CERAMO و WAX و SBS و SBS PRO و PROTOTYPERSOFT و PRO-FLEX و TOTAL PRO و NYLON و PEEK بسرعة تصل إلى 100 سم مكعب / ساعة وبسمك طبقة 10 ميكرون.

SLS - التلبيد الانتقائي بالليزر - التلبيد الانتقائي بالليزر

يتم استخدامه لتصنيع النماذج الرئيسية للأشكال المعقدة والدقة المتوسطة والأبعاد الكبيرة نسبيًا.
كيف يعمل: في غرفة العمل المملوءة بغاز خامل ، مثل النيتروجين ، يتم دهن مسحوق البوليسترين بحجم حبيبي 50-150 ميكرون على المنصة. يتم تلبيد الطبقة الجديدة بالليزر CO2 (مع درجة حرارة 100-120 درجة مئوية) عبر المقطع العرضي لـ "جسم" نموذج CAD. علاوة على ذلك ، يتم تخفيض منصة العمل بمقدار 0.1-0.3 مم ، وبعد ذلك تتم طباعة الطبقة التالية.


الجهاز الرئيسي لطابعة SLS.

لا يتطلب نموذج الطباعة الدعم ، لأن المادة نفسها هي المادة الداعمة - المسحوق المحيط. يتم إعادة استخدام المواد غير المنفقة.



يتم تعبئة النموذج الذي تم الحصول عليه من هذه الطابعة بمواد العفن ، والتي يتم بعد ذلك حرقها في فرن التكليس. يحرق حرق الغازات القابلة للاشتعال التي يجب تحييدها. هناك خطر من انسداد القالب برماد نموذج محترق ، لأن المواد لتصنيعه تؤخذ بمحتوى منخفض من الرماد ، بمئات من المئة.


على اليسار نموذج مطبوع من البوليسترين ثلاثي الأبعاد ، على اليمين هو صب الألومنيوم

Sentrol SS600G

طابعة Sentrol SS600G - SLS 3D بمساحة بناء 600 × 400 × 400 مم ، وطباعة بسرعة 26 سم / ساعة ، ودقة 300 ميكرون في XY ومن 250 في Z.

SLA - جهاز الليزر التجسيمي - التصوير الطبقي التجسيمي بالليزر

تشبه عملية الطباعة SLS ، ولكن بدلاً من مسحوق المواد - السائل. يعمل الليزر فوق البنفسجي على مادة يتم علاجها بشكل انتقائي وطبقة بطبقة.



كمادة ، يتم استخدام الراتنجات والضوء البوليمرات الضوئية. تنخفض منصة العمل أو ترتفع (اعتمادًا على موقع مصدر الضوء) ويتم بلمرة السائل بواسطة الليزر في نقاط محددة. يمكن إعادة استخدام المواد السائلة غير المنفقة ، كما هو الحال مع المساحيق ، لطباعة النماذج اللاحقة.


عملية طباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام تقنية SLA.

تتميز النماذج الناتجة بجودة سطح عالية ، مما يلغي الحاجة إلى مزيد من المعالجة.


نماذج بلاستيكية مجسمة من الدفاعات لمراوح النفث (أعلى اليسار) ، ونماذج الشمع المصنوعة منها (أسفل اليسار) وصب المعدن النهائي (يمين).


على اليسار هو نموذج SLA ، على اليمين صب الفضة.

Zrapid iSLA1100

تطبع طابعة الليزر Zrapid iSLA1100 3D أشياء يصل حجمها إلى 600x1000x1000 مم بسرعة 100 ~ 230 جرام / ساعة.

DLP - معالجة الضوء الرقمي

يتم استخدام جهاز عرض DLP على أساس رقائق DMD لعلاج البوليمر الضوئي. هذا هو الفرق الرئيسي عن تقنية SLA ، التي تستخدم ليزر الأشعة فوق البنفسجية. هناك اختلاف آخر هو أنه يتم عرض الطبقة بأكملها ، وجميع وحدات البكسل يتم رسمها في وقت واحد ، ولا يتم رسمها بواسطة شعاع ليزر ، مما يسرع العملية.


رقاقة DMD مع اثنين من المرايا الدقيقة.

تتطلب النماذج المطبوعة على هذه الطابعة إزالة الدعامات ومعالجة الأشعة فوق البنفسجية. أي أن المعالجة اللاحقة للنماذج التي تم الحصول عليها باستخدام هذه التقنية لا تختلف عن تلك التي تطبع باستخدام تقنية SLA.


عملية الطباعة DLP.


نقطة الضوء لجهاز العرض DLP ، اعتمادًا على طباعة طبقة معينة.

تتيح لك طباعة DLP الحصول على نموذج بشكل أسرع ، ولكن مع سطح أقل نعومة من طابعة SLA.


SLA (يسار) و DLP (يمين).


الفرق في التفاصيل عند الطباعة على تقنية SLA وتكنولوجيا DLP.

برنامج FlashForge Hunter DLP

FlashForge Hunter DLP هي طابعة DLP بسماكة طبقة 25-50 ميكرون ومساحة طباعة 120 × 67.5 × 150 مم.


نموذج مطبوع والمنتج النهائي باستخدام طابعة FlashForge Hunter DLP.

Voxeljet

Voxeljet هي طريقة لربط طبقة من مسحوق أو طبقة بلاستيكية من الرمل ، تم تطويرها من قبل الشركة الألمانية التي تحمل نفس الاسم. نظيرتها ، Binder Jet ، تعمل فقط مع الرمال.
ظهرت طابعات ثلاثية الأبعاد مماثلة نتيجة لمجموعة من تقنيات MJ و SLS. باستخدام مادة PMMA كمادة ، يمكن للمرء الحصول على نماذج قابلة للحرق. PMMA - بولي ميثيل ميثاكريلات ، إذا كان أبسط - زجاج شبكي سحق بجزء من 85 ميكرومتر. يضع رأس الطباعة على منصة عمل طبقة من المسحوق بسماكة 100 إلى 150 ميكرون. بعد ذلك ، يتم تطبيق الموثق ، حيث يتم وضع طبقة من المسحوق مرة أخرى. لذلك تتكرر العملية حتى يتم تصنيع النموذج الضروري بالكامل. في حالة الرمل ، نحصل على قالب حقن.


كما هو الحال مع تقنية SLA ، فإن نموذج Voxeljet مناسب للصب الدقيق.


مصبوبات حسب نماذج PMMA ، بدون معالجة لاحقة.

Voxeljet VX 1000

توفر Voxeljet VX 1000 مساحة طباعة 1060 × 600 × 500 مم ، وسمك طبقة 100 ميكرون ، ودقة 0.3٪ وسرعة تصل إلى 36 مم / ساعة رأسيًا.

طابعات ثلاثية الأبعاد لصناعة القوالب

يمكنك الحصول بسرعة على قالب عالي الجودة باستخدام تقنيات Binder Jet و SLS. تطبع الطابعات ثلاثية الأبعاد التي تستخدم هذه التقنيات قوالب من رمل المسبك الخاص.

تقنية بيندر جيت - تطبيق بيندر

تسمح لك هذه التقنية بطباعة هندسة رملية معقدة في الهندسة دون أي معالجة إضافية. بعد الطباعة ، يمكنك البدء في الصب على الفور. الميزة الرئيسية لتقنية Binder Jet هي أنه لا توجد حاجة لأي شروط خاصة لتشغيل مثل هذه الطابعة: الطباعة ممكنة في درجة حرارة الغرفة.


عملية الطباعة باستخدام تقنية Binder Jet.

يتم توزيع المواد ، في هذه الحالة ، الرمل ، على منصة العمل باستخدام الأسطوانة. علاوة على ذلك ، يطبق رأس الطباعة مادة لاصقة على المسحوق. تنحدر المنصة على طول سمك طبقة النموذج ويتشكل الجسم حيث يرتبط الرمل بالسائل (أي بالغراء). المواد غير المستخدمة ، عن طريق القياس مع تقنية SLS ، هي دعم للنموذج المستقبلي.


جهاز الطابعة الرئيسي بتقنية Binder Jet.








قوالب صب بيندر جت.

Sentrol SB1000

تطبع طابعة Sentrol SB1000 3D باستخدام تقنية Binder Jet بسماكة طبقة 100 ميكرون ، ودقة XY 0.0625 مم وحجم النموذج يصل إلى 120x67.5x150 مم.

SLS الطباعة العفن

الاختلاف الرئيسي عن تكنولوجيا SLS المذكورة سابقًا هو استخدام رمل المسبك المكسو مسبقًا بالبوليمر كمواد طباعة. يتم تلبيد المادة بالليزر ، ثم تنظيفها. يتم وضع الشكل الناتج في فرن التكليس للمعالجة ، والذي يحدث عند درجة حرارة 300-350 درجة مئوية. الفرق الرئيسي من Binder Jet هو التفاصيل الأعلى للقالب النهائي. صحيح ، للحصول على النموذج النهائي يتطلب المزيد من الوقت ، بسبب الحاجة إلى معالجة إضافية.

الطباعة الشمسية ثلاثية الأبعاد

بالمناسبة ، هناك تقنية أخرى مثيرة للاهتمام لطباعة الرمل - Solar Sinter. تم تطويره من قبل مهندس ومصمم وفنان ألماني ماركوس كايزر . تعتبر الطباعة الشمسية ثلاثية الأبعاد مثالية لإنشاء قوالب الرمل ، وإن كانت ذات دقة منخفضة جدًا.


إذا كنت ستطبع في الصحراء ، فأنت بحاجة إلى أخذ مكتب معك. يقدم Marcus Kaiser خيمة هرمية بطبقة عاكسة - ملجأ ممتاز من الشمس الحارقة.

إذا كانت شركتك تقع في الصحراء ، فهذا هو الخيار الأفضل - حول الرمال وأشعة الشمس ، والتي تتوفر في نوبة قياسية تسع ساعات. ما عليك سوى إحضار الطابعة مع الكمبيوتر. تم تجهيز الطابعة بعدسة فريسنل ، والتي تركز ضوء الشمس في شعاع ، مما يجعل من الممكن إذابة الرمل بدرجة حرارة 1400-1600 درجة مئوية ؛ جهاز تتبع شمسي يتتبع موضع الشمس ويحول العدسة إليها ؛ وخلايا ضوئية لتشغيل المحركات الكهربائية للتركيب. الميزة الرئيسية هي توفير الكهرباء والمواد ومساحة الإيجار. ولكن الأكثر أهمية ، ربما ، هو المفاهيمية.


عملية الطباعة على طابعة شمسية ثلاثية الأبعاد.

مثل هذه الطابعة ، وبسبب تفاصيل التطبيق ، وبسبب الدقة المنخفضة للنماذج الناتجة ، بالكاد يمكن استخدامها للاحتياجات الصناعية. ولكن بالنسبة للفنانين والحرفيين ، سيصبح اكتشافًا حقيقيًا. ربما تكون طباعة القوالب عليها مهنة مشكوك فيها ، لكن الأشياء الفنية هي الشيء ذاته.


تتم إزالة النموذج من منطقة العمل للطابعة الشمسية ثلاثية الأبعاد باستخدام ملعقة كبيرة. يمكنك استخدام قابس ، ولكن السرعة ستكون أقل.

ولكن بجدية - من يدري أين ستذهب التكنولوجيا بعد ذلك؟ في بعض الأحيان تفتح المشاريع المجنونة إمكانيات جديدة.

الملخص

إن إدخال الطباعة ثلاثية الأبعاد يجعل عملية الصب أرخص وأسرع ، ويسمح لك بإنتاج نماذج وقوالب بهندسة معقدة وأبعاد مختلفة ، دون أن تفقد دقة الصب الناتج.

يوصى باستخدام الطابعات التي تستخدم تقنيات FDM (FFF) و SLS و SLA / DLP و Voxeljet للحصول على النماذج المفقودة والمحروقة. تحتوي المواد المستخدمة على نسبة منخفضة من الرماد ، ونماذج الطباعة أسرع من إنتاجها يدويًا أو باستخدام آلة CNC .


مثال على سلسلة عملية لإنتاج صب باستخدام نموذج الشمع المفقود.

بالنسبة للقوالب ، تعد تقنيات الطباعة Binder Jet و SLS بمواد مناسبة مناسبة.

التقنيات المضافة في الصب قابلة للتطبيق في تلك الحالات عندما يكون من الضروري الحصول على نموذج رئيسي أو قالب للصب في المستقبل بأرخص وأسرع وقت ممكن ، على سبيل المثال ، في مكاتب التصميم والنباتات التجريبية. كما أنها قابلة للتطبيق في الإنتاج الضخم - إذا لم تكن الدقة بالميكرون مطلوبة ، فإن الفرق في السرعة وتكلفة العمل يجعلها أكثر جاذبية بكثير من الآلات على آلة الطحن CNC.

بالفعل الآن يمكنك طلب صب من المعدن أو البلاستيك وإلقاء نظرة على نتيجة تطبيق الطباعة ثلاثية الأبعاد في الصب.

يمكنك اختيار طابعة ثلاثية الأبعاد للاندماج في مسبك أو معدات المسبك في Top 3D Shop .

هل تريد أخبارًا أكثر إثارة للاهتمام من عالم التكنولوجيا ثلاثية الأبعاد؟

اشترك معنا في مواقع التواصل الاجتماعي. الشبكات: