3D-печать развивается семимильными шагами. Независимо от того, используют ли литейные заводы песчаные формы или полимерные заготовки для литья по выплавляемым моделям, в обоих случаях они извлекают выгоду из преимуществ аддитивных технологий.

Особенности 3D-печати для литейных предприятий

В течение многих лет заводы рассматривали формы и стержни для литья, изготовленные с помощью 3D-принтера, как эталон. Эта технология хорошо зарекомендовала себя в области металлического литья, и используется везде, где это выгодно. Хотя популярные приложения в основном подходят для прототипирования и выпуска небольших партий, однако метод все больше смещается в сторону увеличения объемов, поскольку производительность систем трехмерной печати непрерывно повышается.

3D-печать является бюджетной альтернативой классическим процессам изготовления, поскольку сокращаются расходы на инструмент и приспособления. Чем меньше объем выпуска, тем больше преимущество в себестоимости этого изготовления, предлагаемое оборудованием Voxeljet. В частности, при сложной конфигурации конечного объекта трехмерная печать является самым рациональным выбором, но метод не способен вытеснить традиционное производство песчаных форм в больших масштабах.

Дополнительные преимущества технологии:

•    сокращенный период изготовления;

•    меньший объем работ по постобработке отлитых деталей.

Данные преимущества касаются и литья по выплавляемым моделям, где полимерные 3Д-печатные мастер-модели заменили классические восковые, которые очень трудоемки и дороги в изготовлении.
В отличие от обычного способа создания шаблонов, при котором только на выпуск модельных пластин или стержневых ящиков уходят недели, трехмерная печать помогает производить даже нестандартные песчаные опоки за 2-3 суток. Заготовки изготавливают без использования пескострельных стержневым машин и в автоматизированном режиме, базирующемся исключительно на CAD модели. При производстве используется технология послойного нанесения, когда слои кварцевого песка толщиной 300 микрометров укладываются один за другим и выборочно соединяются связующим веществом с помощью печатающей головки. После окончания печати нужно только распаковать и очистить модели от излишков сырья. Заготовки изготавливаются на основании данных САПР и имеют высокую детализацию и соответствие геометрических размеров.

Помимо сокращения времени выпуска изделий, трехмерная печать обеспечивает свободу проектирования. Конструкции выполняются согласно их структуре без необходимости отслеживания углов наклона, разделительных линий или подрезов. Даже заготовки, усовершенствованные на стадии испытаний, могут быть немедленно распечатаны в соответствии с обновленными данными САПР без трудоемких настроек инструмента. Кроме того, литниковые системы индивидуально подбираются в соответствии с необходимым давлением литья, что позволяет избежать турбулентности и повысить качество.

Совмещение 3D-печатных стержней и традиционной конструкции форм

Современные литейные заводы используют комбинацию распечатанных стрежней и пресс-форм, изготовленных традиционными методами. Этот подход является удачным решением, в частности, при построении сложных конструкций с подрезами. Изделия могут создаваться на 3D-принтере и впоследствии интегрироваться в классическую форму. Достоинства технологии включают сокращенное число деталей и меньшую трудоемкость процесса изготовления шаблона, поскольку способ исключает кропотливое традиционное производство и сборку сложных стержней и минимизирует повторную обработку.

Еще одна интересная альтернатива, которую опытные предприятия литья под давлением выбирают все чаще, – это 3D-печать целиковых трудозатратных формовочных инструментов. Напечатанная песчаная форма пригодна для использования, исходные детали быстро отливаются для целей тестирования, чтобы оптимизировать конструкцию шаблона. Во многих случаях данный вариант является более быстрым и экономичным, чем только классическое воспроизводство форм.
Аддитивное производство на уступает традиционному, когда дело доходит до надежности и прочности песчаных форм. Прочность на изгиб составляет 220-380 Н/см2 в зависимости от количества связующего и находится в том же диапазоне, что и прочность стержней, изготовленных классическим способом.

Высокоточные шаблоны для литья металлом по выплавляемым моделям

Трехмерная печать выплавляемых моделей для литейных заводов облегчает выпуск восковых заготовок. Несмотря на то, что такие шаблоны созданы больше из пластика, чем из воска, это никак не влияет на последующие этапы процесса литья. Изготовление моделей на 3D-оборудовании довольно просто – изделия печатаются точно по CAD. С целью улучшения качества полимерные заготовки пропитываются воском, что дает стабильную мелкопористую и однородную поверхность.

Достоинства технологии для литья по выплавляемым моделям

Помимо того, что создание выплавляемых шаблонов экономически эффективно, такой метод также существенно сокращает время изготовления. Компания Voxeljet способна изготавливать шаблоны с габаритами до 1000x600x500 мм всего за пару дней. Вместительную камеру построения можно использовать для выпуска средних серий изделий за один цикл печати. Последующие процедуры литья по выплавляемым моделям одинаковы и не зезависят от того, применяются традиционные восковки или распечатанные заготовки.

Анализ конкретных примеров

Для демонстрации на практики производительности оборудования Voxeljet был выбран принтер  VX1000 для производства двухтактных двигателей для бензопил. Один блок такого двигателя имеет размер всего 78х76х59 мм. Чтобы изготовить модели как можно быстрее и экономичнее, компания объединила 780 этих двигателей в одно задание печати в камере построения, размеры которой составляли 1000x600x500 мм. На исполнение заказа с помощью высокопроизводительного принтера VX1000 ушло 23 часа, что соответствует всего 1,8 минуты на двигатель.