Neste artigo, falaremos sobre tecnologias tradicionais de
moldagem e como elas mudam usando
impressoras 3D . E o mais importante - quais impressoras 3D existentes no mercado são adequadas para implementação hoje em tal produção.
Sumário
Sobre a transmissãoComparação com a tecnologia tradicionalAlgoritmo de fundição de tecnologia aditivaÁreas de aplicaçãoImpressoras 3D e tecnologia de impressão 3D para modelos de fundiçãoFDM (FFF): DepósitosPICASO 3D Designer XSLS - Sinterização seletiva a laser - Sinterização seletiva a laserSentrol SS600GSLA - Aparelho para estereolitografia a laser - estereolitografia a laserZrapid iSLA1100DLP - Processamento Digital de LuzDLP do FlashForge HunterVoxeljetVoxeljet VX 1000Impressoras 3D para fazer moldesTecnologia Binder Jet - Aplicação BinderSentrol SB1000SLS para impressão de moldesImpressão 3D solarSumárioSobre a transmissão
O produto final da fundição são as peças vazadas - peças ou peças futuras. Sua massa pode ser de vários gramas ou várias centenas de toneladas.
É assim que é feito na fábrica de máquinas-ferramenta.
Os seguintes recursos do uso da fundição na produção podem ser distinguidos:
- a capacidade de obter produtos com um peso de vários gramas a centenas de toneladas, com geometria complexa e uma variedade de propriedades mecânicas e operacionais;
- a possibilidade de obter produtos cujos materiais ou dimensões tornem impossível ou inútil criá-los por outros métodos;
- as peças vazadas são o mais próximo possível, em tamanho e forma, dos produtos acabados, em contraste com os espaços em branco obtidos por estampagem a quente volumétrica ou forjamento.
Comparação com a tecnologia tradicional
No processo de fundição tradicional, o modelo principal pode ser feito manualmente ou por usinagem. É impossível implementar alguns formulários manualmente. Para a fabricação de modelos mestre, são utilizados centros de usinagem CNC de cinco eixos, o que aumenta significativamente a variedade possível de formas, mas o custo de tal modelo de cera ou modelo mestre aumenta acentuadamente. Essa maneira de obter peças fundidas é relevante para a produção em massa; nas séries pequenas e médias, geralmente é economicamente impraticável - aqui o uso da impressão 3D é mais racional.
Um gráfico da dependência do custo do modelo no número de cópias produzidas mostra a eficácia do uso de tecnologias aditivas.Algoritmo de fundição de tecnologia aditiva
Um dos desafios enfrentados pelos tecnólogos de qualquer fundição: minimizar as operações demoradas dos espaços em branco da usinagem. Isso é resolvido pelo fato de as peças fundidas serem o mais próximo possível dos parâmetros da peça necessária, o que também economiza tempo e dinheiro. Aqui as inovações vêm em socorro, na pessoa de tecnologias aditivas, que permitem acelerar a tecnologia de processo, ignorando os primeiros passos tradicionais na tecnologia de fabricação de fundidos. O fabricante pode receber o modelo ou molde de fundição necessário em uma operação.
Na região vermelha - o processo tradicional de fundição, em verde e azul - moldagem usando tecnologias aditivas - o tempo de produção é reduzido em 2-6 vezes.A impressão direta do produto, que já foi introduzida em muitas indústrias modernas, é mais cara do ponto de vista econômico do que a fundição tradicional. Portanto, a impressão 3D de modelos para fundição e queima, bem como a síntese de moldes e núcleos já prontos para fundição, é de particular interesse.
A moldagem por injeção aditiva é mais econômica que a impressão direta.Áreas de aplicação
Modelos-mestre e moldes de injeção impressos em uma impressora 3D são usados em empresas de joalheria, na produção de produtos odontológicos e ortopédicos, em escritórios de design, para pesquisa e desenvolvimento, em centros de treinamento e centros de prototipagem.
Peças vazadas geometricamente complexas obtidas como resultado do uso de tecnologias aditivas são usadas no cinema e na televisão, quando é necessário produzir rapidamente adereços incomuns de formato complexo.
O modelo Aston Martin 1960 DB 5, agente 007, para o filme “Coordenadas: Skyfall”, foi criado usando tecnologias aditivas, a fim de preservar o carro original em cenas de ação.As decorações são feitas com moldes de areia impressos em uma impressora 3D.Impressoras 3D e tecnologia de impressão 3D para modelos de fundição
Para obter modelos de injeção, use a tecnologia de impressão 3D FDM (FFF), SLS, SLA, DLP. Essas tecnologias permitem imprimir o modelo necessário para a subsequente fundição ou queima do molde formado ao seu redor. Para os modelos de cera perdida, é usada cera, para os queimados - PMMA, plástico CAST e fotopolímeros especiais.
A principal vantagem do uso dessa solução é a ausência da necessidade de preparar equipamentos especiais, por exemplo, moldes e o baixo teor de cinzas dos materiais durante a queima. O modelo 3D preparado é enviado imediatamente para impressão e, após um pouco de pós-processamento, está pronto para uso.
FDM (FFF): Depósitos
Amplamente conhecido por profissionais e amadores de tecnologias aditivas, um método de impressão 3D que não requer uma descrição adicional.
O material do filamento para a impressão FDM dos modelos queimados é um plástico especial ou um compósito com alto teor de cera.
O dispositivo principal FDM (FFF) - impressora.Processo de impressão 3D usando a tecnologia FDM.PICASO 3D Designer X
Impressora PICASO 3D Designer X - Impressora FDM com área de construção de 200x200x210 mm, que pode imprimir com materiais como ABS, PLA, HIPS, PVA, ULTRAN 630, ULTRAN 6130, ASA, ABS / PC, PET, PC, FRICÇÃO, CAST, RELAX , ETERNAL, FLEX, BORRACHA, SELANTE, PETG, AEROTEX, CERAMO, WAX, SBS, SBS PRO, PROTOTYPERSOFT, PRO-FLEX, TOTAL PRO, NYLON e PEEK com velocidade de até 100 cm³ / he espessura de camada de 10 mícrons.
SLS - Sinterização seletiva a laser - Sinterização seletiva a laser
É utilizado para a fabricação de modelos principais de formas complexas, precisão moderada e dimensões relativamente grandes.
Como funciona: em uma câmara de trabalho preenchida com um gás inerte, como o nitrogênio, um pó de poliestireno com tamanho de partícula de 50-150 mícrons é rolado na plataforma. A nova camada é sinterizada com um laser de CO2 (com uma temperatura de 100-120 ° C) sobre a seção transversal do “corpo” do modelo CAD. Além disso, a plataforma de trabalho é reduzida em 0,1-0,3 mm, após o que a próxima camada é impressa.
Dispositivo principal da impressora SLS.O modelo de impressão não requer suporte, porque o material em si é o material de suporte - o pó ao redor. O material não gasto é reutilizado.
O modelo obtido nessa impressora é preenchido com material de molde, a partir do qual é queimado em um forno de calcinação. A queima emite gases inflamáveis que devem ser neutralizados. Existe o risco de entupir o molde com as cinzas de um modelo queimado, porque os materiais para sua fabricação são utilizados com baixo teor de cinzas, em centésimos de um por cento.
À esquerda, um modelo impresso em poliestireno em 3D, à direita, uma peça de alumínio fundidoSentrol SS600G
Impressora 3D Sentrol SS600G - SLS com uma área de construção de 600x400x400 mm, impressão a uma velocidade de 26 cm³ / h, precisão de 300 mícrons em XY e de 250 em Z.
SLA - Aparelho para estereolitografia a laser - estereolitografia a laser
O processo de impressão é semelhante ao SLS, mas em vez de material em pó - líquido. Um laser UV atua sobre um material que cura seletivamente e camada por camada.
Como material, são utilizadas resinas fotossensíveis e fotopolímeros. A plataforma de trabalho diminui ou aumenta (dependendo da localização da fonte de luz) e o líquido é polimerizado por um laser em pontos especificados. O material líquido não gasto, como é o caso dos pós, pode ser reutilizado para imprimir os modelos subsequentes.
Processo de impressão 3D usando a tecnologia SLA.Os modelos resultantes têm uma alta qualidade de superfície, o que elimina a necessidade de usinagem adicional.
Modelos estereolitográficos plásticos de impulsores para hélices a jato (canto superior esquerdo), modelos de cera feitos a partir deles (canto inferior esquerdo) e fundição de metal acabada (direita).À esquerda é o modelo SLA, à direita é fundição de prata.Zrapid iSLA1100
A impressora a laser
Zrapid iSLA1100 3D imprime objetos com tamanhos de até 600x1000x1000 mm a uma velocidade de 100 ~ 230 grama / hora.
DLP - Processamento Digital de Luz
Um projetor DLP baseado em chips DMD é usado para curar o fotopolímero. Essa é a principal diferença da tecnologia SLA, que usa um laser UV. Outra diferença é que toda a camada é projetada, todos os pixels são simultâneos e não atraídos por um raio laser, o que acelera o processo.
Chip DMD com dois micro-espelhos.Os modelos impressos nessa impressora requerem a remoção de suportes e tratamento UV. Ou seja, o pós-processamento para os modelos obtidos usando essa tecnologia não difere daqueles impressos usando a tecnologia SLA.
Processo de impressão DLP.O ponto de luz do projetor DLP, dependendo da impressão de uma camada específica.A impressão DLP permite obter um modelo mais rapidamente, mas com uma superfície menos lisa do que em uma impressora SLA.
SLA (esquerda) e DLP (direita).A diferença nos detalhes ao imprimir nas tecnologias SLA e DLP.DLP do FlashForge Hunter
O FlashForge Hunter DLP é uma impressora DLP com uma espessura de camada de 25 a 50 mícrons e uma área de impressão de 120x67,5x150 mm.
Modelo impresso e produto final fabricado usando a impressora FlashForge Hunter DLP.Voxeljet
O Voxeljet é um método de ligação camada a camada de pó ou areia de plástico, desenvolvido pela empresa alemã de mesmo nome. Sua contraparte, Binder Jet, trabalha apenas com areia.
Impressoras 3D semelhantes surgiram como resultado de uma combinação de tecnologias MJ e SLS. Usando o PMMA como material, é possível obter modelos graváveis. PMMA - polimetilmetacrilato, se plexiglás triturado mais simples, com uma fração de 85 μm. A cabeça de impressão coloca em uma plataforma de trabalho uma camada de pó de 100 a 150 mícrons de espessura. Em seguida, é aplicado um aglutinante, sobre o qual uma camada de pó é novamente colocada. Portanto, o processo é repetido até que o modelo necessário seja completamente fabricado. No caso da areia, obtemos um molde de injeção.
Como na tecnologia SLA, o modelo Voxeljet é adequado para fundição de precisão.Peças fundidas de acordo com os modelos PMMA, sem pós-processamento.Voxeljet VX 1000
A Voxeljet VX 1000 fornece uma área de impressão de 1060 x 600 x 500 mm, uma espessura de camada de 100 mícrons, uma precisão de 0,3% e uma velocidade vertical de 36 mm / h.
Impressoras 3D para fazer moldes
Você pode obter rapidamente um molde de alta qualidade usando as tecnologias Binder Jet e SLS. As impressoras 3D que utilizam essas tecnologias imprimem moldes a partir de areia especial para fundição.
Tecnologia Binder Jet - Aplicação Binder
Essa tecnologia permite imprimir uma geometria complexa da areia na geometria sem nenhum processamento adicional. Após a impressão, você pode iniciar imediatamente a transmissão. A principal vantagem da tecnologia Binder Jet é que não há necessidade de condições especiais para a operação dessa impressora: a impressão é possível à temperatura ambiente.
O processo de impressão usando a tecnologia Binder Jet.O material, neste caso, areia, é distribuído na plataforma de trabalho usando um rolo. Além disso, a cabeça de impressão aplica um adesivo sobre o pó. A plataforma desce ao longo da espessura da camada do modelo e o objeto é formado onde a areia está associada ao líquido (isto é, com cola). O material não utilizado, por analogia com a tecnologia SLS, é o suporte para o modelo futuro.
O principal dispositivo de impressora com a tecnologia Binder Jet.Moldes de fundição a jato de pasta.Sentrol SB1000
A impressora
Sentrol SB1000 3D imprime usando a tecnologia Binder Jet com uma espessura de camada de 100 mícrons, precisão XY de 0,0625 mm e tamanho do modelo de até 120x67,5x150 mm.
SLS para impressão de moldes
A principal diferença da tecnologia SLS mencionada anteriormente é o uso de areia de fundição pré-revestida com polímero como material de impressão. O material é sinterizado por um laser e depois limpo. A forma resultante é colocada em um forno de calcinação para cura, que ocorre a uma temperatura de 300-350 ° C. A principal diferença do Binder Jet é o maior detalhe do molde acabado. É verdade que, para obter o formulário finalizado, é necessário mais tempo, devido à necessidade de processamento adicional.
Impressão 3D solar
A propósito, existe outra tecnologia interessante de impressão em areia - Solar Sinter. Foi desenvolvido por um engenheiro, designer e artista alemão
Marcus Kaiser . A impressão 3D solar é perfeita para criar moldes de areia, embora com uma precisão muito baixa.
Se você deseja imprimir no deserto, precisa levar um escritório com você. Marcus Kaiser oferece uma barraca piramidal com revestimento reflexivo - excelente abrigo contra o sol quente.Se sua empresa está localizada no deserto, essa é a melhor opção - em torno da areia e da luz do sol, disponíveis em um turno de nove horas padrão. Você só precisa levar a impressora com o computador. A impressora está equipada com uma lente Fresnel, que concentra a luz do sol em um feixe, o que torna possível derreter areia com uma temperatura de 1400-1600 ° C; um rastreador solar que rastreia a posição do sol e vira a lente para ele; e fotocélulas para alimentar os acionamentos elétricos da instalação. A principal vantagem é a economia de energia, materiais e aluguel de espaço. Mas o mais importante, talvez, é o conceitualismo.
O processo de impressão em uma impressora 3D solar.Essa impressora, e devido às especificidades da aplicação e devido à baixa precisão dos modelos resultantes, dificilmente pode ser usada para necessidades industriais. Mas para artistas e artesãos, será um verdadeiro achado. Imprimir moldes nele, talvez, seja uma ocupação duvidosa, mas objetos de arte são exatamente isso.
A remoção do modelo da área de trabalho da impressora solar 3D é feita usando uma colher de sopa. Você pode usar um plugue, mas a velocidade será menor.Mas falando sério - quem sabe para onde a tecnologia irá a seguir? Às vezes, projetos malucos abrem novas possibilidades.
Sumário
A introdução da
impressão 3D torna o processo de
fundição mais barato e rápido, permitindo produzir modelos e moldes com geometria complexa e várias dimensões, sem perder a precisão da fundição resultante.
Recomenda-se o uso de impressoras que utilizam as tecnologias FDM (FFF), SLS, SLA / DLP, Voxeljet para obter modelos perdidos e queimados. Os materiais utilizados têm uma baixa porcentagem de cinzas e os modelos de impressão são mais rápidos do que produzi-los manualmente ou usar uma
máquina CNC .
Um exemplo de uma cadeia de processo para produzir uma fundição usando um modelo de cera perdida.Para moldes, as tecnologias de impressão Binder Jet e SLS com material adequado são adequadas.
As tecnologias aditivas na fundição são aplicáveis nos casos em que é necessário obter um modelo ou molde principal para a fundição futura da forma mais barata e rápida possível, por exemplo, em agências de projetos e plantas piloto. Eles também são aplicáveis na produção em massa - se a precisão em mícrons não for necessária, a diferença de velocidade e custo do trabalho os torna muito mais atraentes do que a usinagem em uma fresadora CNC.
Agora você pode solicitar uma fundição de
metal ou
plástico e observar o resultado da aplicação da impressão 3D na fundição.
Você pode escolher uma impressora 3D para integração nos equipamentos de fundição ou fundição na
Top 3D Shop .
Quer notícias mais interessantes do mundo da tecnologia 3D?
Inscreva-se no social. redes:
