Чтобы изготавливать песчаные формы для литья металлов быстрее и экономичнее, производитель автомобильной техники Lütgemeier GmbH полагается на систему печати VX1000 от Voxeljet. Методика позволяет сэкономить до 60% времени при создании сложных и детализированных компонентов. Промышленный 3D-принтер VX1000 ускоряет производство уникальных элементов, которые используются в гоночных автомобилях известных немецких брендов.

Особенности разработки

Современные болиды или роскошные машины с улучшенными характеристиками развивают мощность до 900 л.с. и разгоняются до 100 км/ч менее чем за четыре секунды. Автомобили могут добиться высоких показателей только благодаря индивидуальным и тщательно спроектированным схемам и деталям под капотом. Оригинальные системы включают специально адаптированные корпуса компрессоров, коробки передач, турбокомпрессоры, масляные насосы и дроссельные заслонки. Большинство запчастей изготавливается специализированным германским производителем Lütgemeier GmbH. Компания полностью контролирует производственную цепь, начиная с разработки дизайна детали, а заканчивая литьем и последующей обработкой, вплоть до сборки и тестирования качества.

Чтобы гарантировать клиентам короткие сроки поставки, Lütgemeier начала поиск возможностей для автоматизации. Решение было найдено в Voxeljet, компании-производителе промышленных систем 3D-печати.

В профессиональную схему трехмерного построения объектов VX1000 PDB (фенольное прямое связывание) были сделаны колоссальные инвестиции. На выходе компания получила оборудование для 3D-печати промышленного применения. Разработанный и изготовленный в Германии принтер имеет габариты 2800x2400x2300 мм и вес 3,5 тонны. Аппарат позволяет автоматизировать производство заготовок для литья в песчаные формы. Пользователь загружает файл САПР, а также планы цифрового дизайна формы в систему 3D-печати. Затем спецустройство укладывает слой кварцевого песка толщиной всего 300 микрон на строительную платформу. После печатающая головка выборочно наносит связующее вещество на базе фенольной смолы. К приспособлению прикреплена мобильная инфракрасная лампа, нагревающая строительную платформу, чтобы ускорить отверждение закрепляющей массы. На следующем этапе рабочую поверхность опускают еще на слой толщиной 300 мкм, и процесс повторяется. Процедура выполняется до тех пор, пока объект не будет полностью построен.

После печати сотрудник извлекает готовые формы и удаляет излишки кварцевого песка сжатым воздухом или кистью. Lütgemeier может напрямую провести полную постобработку компонентов. Доступны несколько 5-осевых фрезерных станков и измерительных устройств, а также токарное оборудование. Компания способна производить оптимизированные компоненты, не удлиняя цепочку поставки за счет промежуточных остановок.

3D-печать песком позволяет создавать филигранные геометрические формы

Аддитивная технология предоставляет дизайнерам широкие возможности для работы. Фенольное прямое связывание открывает совершенно новые направления в оформлении и отделке. Специалистов не ограничивают нестандартные размеры уклона или разделительные линии. Промышленная печатающая головка с пьезофорсунками VX1000 работает с разрешением до 300 dpi. Несвязанный кварцевый песок полностью перерабатывается в процессе PDB и может быть повторно использован для следующей печати. Это еще одна экономическая выгода.

Формы, напечатанные на 3D-принтере, получаются настолько жесткими, чтобы выдерживать высокое давление в процессе литья, когда металл затекает внутрь.

Если создать очень филигранный стержень из фурановой смолы, часто возникает риск поломки во время литья. Фенольная масса в качестве связующего вещества позволяет стержням из системы 3D-печати и классического формования достигать более высокого уровня стабильности. Прочность на изгиб, достигаемая в процессе печати, идентична стержням, изготовленным  традиционным способом. 3D-печатные изделия достаточно стабильны, чтобы гарантированно выдерживать давление металлической отливки, даже с детализированными гидравлическими компонентами.

Применение

Эффективность оптимизации процесса печати песчаных форм можно увидеть на практическом примере. Более 30 лет продолжается сотрудничество Lütgemeier со знаменитым  тюнинг-ателье Brabus.

Бренд специализируется на совершенствовании автомобилей марки Mercedes-Benz. Среди прочего, на основе Mercedes AMG G 65 был создан Brabus G900. Производство «суперкара на базе внедорожнике» стало возможно за счет оптимизации работы двигателя. Турбокомпрессоры с увеличенными корпусами, изготовленные по индивидуальному заказу, способствуют значительному росту производительности ДВС.

Фирма, занимающаяся тюнингом  получила возможность вкладывать больше времени в постобработку и оптимизацию отдельных деталей в зависимости от требований заказчика.

Конкурентное преимущество Brabus – оперативное повышение эффективности двигателя. Цель работы – оптимизировать механизм до максимальной производительности в ограниченном моторном отсеке. 3D-печать стала идеальным решением, позволившим проектировать геометрию и компоненты, которые невозможно изготовить обычными методами.