3D-печать выжигаемых моделей: преимущества, материалы, технологии

Как это работает

Процесс изготовления выжигаемой модели с применением 3D-печати состоит из следующих основных этапов.

1. Получение цифровой модели будущего изделия, например, с помощью реверс-инжиниринга.

2. Обработка цифровой модели в специальной программе и передача данных на 3D-принтер.

3. 3D-печать. Наиболее популярная технология для печати выжигаемых моделей — лазерная стереолитография (Stereolithography, SLA). Применяются также ее разновидности: цифровая светодиодная проекция (Digital LED projection, DLP), когда фотополимер отверждается световой проекцией, и жидкокристаллическая (Liquid Crystal Display, LCD), когда используется ультрафиолет.

4. Постобработка, например, удаление материалов поддержки.

5. Создание оболочки.

Печать выжигаемой модели

SLA-технология 3D‑печати основана на послойном отверждении жидкого материала под действием луча лазера. Изделие выращивается на платформе, которая устанавливается в емкости с фотополимером. Лазер или проектор воздействует на определенные участки полимера, заставляя их затвердевать.

Когда один слой завершен, вся платформа погружается еще на 0,05-0,13 мм. Фотополимер перемешивается. Процесс повторяется слой за слоем, пока деталь не будет напечатана. В финале происходит финальное облучение светом для окончательного отвердевания.

Технология 3D-печати SLA является отличным способом изготовления моделей для литья, поскольку они получаются гладкими, высокоточными и обладают превосходной детализацией.

Отлив

Напечатанная модель заливается формовочной смесью, затем прокаливается при высоких температурах (800-1000 °С). При этом материал полностью выгорает, а на его место в образовавшуюся форму под вакуумом заливается металл или силикон. После застывания материала форма разрушается, деталь извлекается и подвергается постобработке.

Почему выгодно использовать 3D-печать для создания выжигаемых моделей

1. 3D-печать справляется с любой геометрией и позволяет создавать самые сложные конструкции.
2. Технология SLA позволяет получать изделия с исключительно гладкой, точной и детализированной поверхностью. Как результат — высокая точность литья, благодаря чему сокращаются затраты на постобработку.
3. Экономичность. 3D-печать позволяет значительно сокращать расход материала.

4. Скорость. 3D-печать — быстрее традиционных методов изготовления моделей.
5. Подготовка модели в специальном ПО позволяет учесть все пожелания по дизайну и размерам;
6. Модели SLA могут быть значительно легче моделей, изготовленных традиционным способом.

Какие материалы используются

Основные материалы — фотополимеры: вещества, которые послойно отверждаются под действием ультрафиолетового излучения или лазера.

ExCast

Фотополимерная смола для печати по технологии SLA. Ключевые особенности изделий из ExCast:

• почти нулевая зольность, т.к. в составе материала нет сурьмы;
• высокая точность;
• стабильность размеров;
• гладкая поверхность.

Подходит для сложных тонкостенных и труднообрабатываемых деталей.

Подробнее об ExCast >>

X-Cast

Фотополимерная смола для высокоскоростной печати на DLP и LCD-принтерах. Высокое содержание воска обеспечивает четкие детали и гладкую поверхность, а также полное выгорание, что дает идеальное литье.

Какие 3D-принтеры используют для печати выжигаемых моделей

UnionTech RSpro 600

Профессиональная система 3D-печати по технологии SLA (лазерная стереолитография). Предназначен для быстрого изготовления высококачественных изделий из 10+ различных полимеров. Размер камеры — 600х600х500 мм. Максимальный размер изделий — 60 см.

Подробнее о UnionTech RSpro 600 >>

UnionTech RSPro 2100

Промышленный лазерный 3D-принтер, оснащенный камерой размером 2 метра. Работает с различными полимерными смолами. Предназначен для изготовления больших объектов или серийного производства.

Подробнее о UnionTech RSPro 2100 >>

UnionTech Lite 450

Профессиональный 3D-принтер, работающий по технологии лазерной стереолитографии (SLA). Предназначен для производства высокоточных изделий из разных видов полимерных смол. Камера: 450×450×350 мм. Максимальный размер готового объекта — 45 см.

Подробнее о UnionTech Lite 450 >>

Что печатают для выжигаемого литья?

Корпус дроссельной заслонки

SLA используется как быстрый и экономичный метод изготовления полых временных моделей для литья. Напечатанная модель вставляется в керамическую форму, после чего выжигается, и на ее место заливается расплавленный металл. По такой технологии была изготовлена выжигаемая модель корпуса дроссельной заслонки для двигателя внутреннего сгорания. Модель обладала сложной геометрией и множеством полостей.

Ювелирные изделия

Ювелирный мастер Михаил Костенко из Севастополя рассказал в своем блоге на YouTube о том, как выполнил заказ сделать серебряные знаки отличия на военную форму.

Изготовление выжигаемой модели для колеса турбонасоса

Опытное конструкторское бюро машиностроения (Нижний Новгород) совместно с компанией CSoft опробовало технологию литья по выжигаемым моделям на примере колеса турбонасоса.

Сложности в изготовлении этой детали были связаны как с габаритами изделия, так и с его нестандартной геометрией. Объемы рабочей зоны принтера не позволяли вырастить колесо целиком, поэтому цифровую модель изделия разрезали на части.

Процесс печати представлял собой послойное нанесение слоев порошка специальным связующим и занял около 10 часов. После печати потребовалось время для сушки и удаления излишков порошка в специальной камере.

После склейки частей модели продолжились работы по формированию корки и была произведена заливка материала. Модель перед формированием корки на несколько минут погрузили в расплавленный парафин.

Завершающий этап — продувка корки сжатым воздухом. Сразу же после продувки была произведена заливка в горячую корку. Форма остывала в течение суток, после чего из корки извлекли отливку, в точности повторяющую очертания выжигаемой модели.

В статье использованы материалы https://www.youtube.com/@CavalliArmani и https://sapr.ru/.