Druk 3D w odlewnictwie przemysłowym i jubilerskim

0

W poprzednich odcinkach AKADEMII DRUKU 3D Canon sporo miejsca poświęciliśmy wykorzystywaniu technologii przyrostowych w szybkim prototypowaniu, co istotnie przyspiesza czas produkcji nowych produktów i wdrażania ich na rynek, jak również w realizacji niskich serii produktowych, gdzie finalne produkty są w większym lub mniejszym stopniu wykonywane na drukarkach 3D. Jest jednak jeszcze jeden obszar, gdzie druk 3D ma nieocenione zastosowanie – czyli odlewnictwo, gdzie wykorzystywana jest metoda wosku traconego.

Metoda ta jest znana od czasów starożytnych. Polega na wykonaniu z wosku prototypu danego obiektu, który po oklejeniu specjalnie spreparowanym materiałem ogniotrwałym (np. gipsem) tworzy w ten sposób formę do odlewu. Jej wnętrze zawiera odwzorowaną, zewnętrzną geometrię prototypu. Pod wpływem działania wysokiej temperatury wosk jest wytapiany, a do wnętrza formy wlewa się płynny metal. Po rozbiciu formy odlany przedmiot podlega jeszcze dodatkowemu post-processingowi (np. szlifowaniu).

Technologie addytywne wykorzystujące w druku 3D materiał woskowy, stanowią fantastyczne rozwiązanie dla wszystkich gałęzi przemysłu, w których detale są odlewane. Brak ograniczeń geometrycznych i dokładność niemożliwa do uzyskania jakąkolwiek inną metodą ubytkową (maszynową lub manualną) sprawiają, że coraz więcej firm wykorzystuje drukarki 3D do tworzenia tzw. gniazd do form odlewniczych, na bazie których budowane są docelowe formy. Jakość finalnego elementu jest taka sama jak jakość wydrukowanego modelu, dlatego kluczowe jest aby miał on idealnie gładkie i smukłe krawędzie ścianek.

Technologia MJP jako doskonałe rozwiązanie dla branży odlewniczej

Wymóg jakościowy sprawia, że niewiele technologii druku 3D nadaje się do tego typu profesjonalnych zastosowań. Odpada zarówno popularna technologia FDM, gdzie ścianki modelu nigdy nie uzyskają tak gładkiej powierzchni, a i samo tworzywo sztuczne (np. PLA), nawet jeśli uda się roztopić to pozostawi dużo popiołu, jak i SLS, gdzie powierzchnie są ziarniste, a materiał poliamidowy jest bardzo problematyczny do roztopienia. Z kolei druk 3D z metalu, który zdobywa coraz większą popularność, jest przy takich gabarytach modeli bardzo drogą alternatywą.

Rozwiązaniem tak naprawdę jest wyłącznie technologia JM (jetting modeling), gdzie materiał jest natryskiwany w formie drobnych kropli w procesie przypominającym tradycyjny druk atramentowy. Idealnie nadaje się do tego m.in. technologia MJP rozwijana przez 3D Systems, wykorzystywana w maszynach oferowanych przez Canon.

W technologii MJP można stosować zarówno żywice fotopolimerowe, imitujące szereg popularnych tworzyw sztucznych, jak i wosk. Stosowany przez 3D Systems materiał jest w 100% wytapialny, nie pozostawiając w formie wspomnianego popiołu. Do produkcji tego typu modeli dedykowane są modele drukarek 3D ProJet 3600W Max, która pod względem konstrukcyjnym jest taka sama jak model 3600, opisywany w artykule „Technologia MJP w produkcji przemysłowej w zakładach Shapeways”.

Drukarki 3D są zróżnicowane pod względem rozmiaru obszaru roboczego na serię „zwykłą” oraz MAX. Maszyny oznaczone symbolem MAX mogą niezależnie od wybranej wysokości warstw, zadrukować cały obszar roboczy na poziomie 298 x 183 x 203 mm, w wersji zwykłej jest to 203 x 183 x 203 mm. W wersji „W” wosk jest zarówno materiałem modelowym jak i podporowym, z tym że ten drugi można bez większego problemu usunąć po zakończonym wydruku 3D.

Nowością jest maszyna 2500W, która jest odpowiednikiem 2500 do druku 3D z wosku. Charakteryzuje się ona bardzo dobrą ceną i rewelacyjną jakością wydruków, charakterystyczną dla technologii MJP.

Obszary wykorzystania druku 3D i metody wosku traconego

W przemyśle druk 3D idealnie nadaje się do tworzenia dużych, pojedynczych sztuk elementów, których wykonanie w technologii ubytkowej (CNC) jest bardzo czasochłonne z uwagi na geometrię. Ma to zastosowanie np. w produkcji turbin. Przy tak dużych elementach stosowana jest także technologia SLA, a przede wszystkim stworzona przez 3D Systems specjalna opcja drukowania modeli z żywic do wypalania – QuickCast. W tej opcji modele wewnątrz są wypełnione jedynie w ok. 30%, co niweluje ilość potrzebnego materiału i popiołu po wypaleniu. Takie modele można drukować na maszynach ProJet 6000 i 7000.

Innym obszarem wykorzystywania metody wosku traconego opartej o prototypy wydrukowane z wosku jest medycyna – a przede wszystkim stomatologia. Jednakże największymi beneficjentami tego rozwiązania są jubilerzy, przed którymi technologia MJP otworzyła zupełnie nowe możliwości w zakresie produkcji skomplikowanych pod względem geometrycznym produktów, które z powodzeniem można odlewać.

Druk 3D w jubilerstwie na przykładzie firmy Kalevala Koru

Kalevala Koru jest jedną z największych firm jubilerskich w Europie Północnej. Firma projektuje, produkuje i sprzedaje biżuterię wykonaną z brązu, srebra i złota. Pomysł na wdrożenie technologii addytywnych pojawił się z uwagi na rosnące oczekiwania klientów względem produktów firmy, zmieniające się szybko mody i oczekiwania. Ważne okazało się także tworzenie biżuterii o niespotykanej do tej pory geometrii i kształcie, które są trudne, lub niemożliwe do osiągnięcia tradycyjnymi metodami wytwórczymi.

Kalevala zakupiła od Canon drukarkę 3D ProJet 3600 W, która jest idealna do drukowania modeli z wosku. Projektanci zyskali dużą swobodę w projektowaniu, będąc w stanie stworzyć praktycznie dowolny kształt, który da się odtworzyć odlewem na bazie wydrukowanego prototypu.

Wosk wykorzystywane w maszynach typu MJP zachowuje się po wydrukowaniu dokładnie tak samo jak tradycyjny wosk jubilerski. Dzięki temu można było zachować dokładnie te same metody obróbki prototypów i nie wiązało się to z potrzebą dodatkowego wdrażania kadry pracowniczej w proces produkcyjny. Wdrożenie technologii przyrostowych nie oznaczało oczywiście porzucenie przez firmę tradycyjnych metod wytwórczych. Kalevala stosuje je równolegle, wykorzystując ProJeta 3600 W przede wszystkim tam, gdzie konieczne jest wprowadzenie niekonwencjonalnych rozwiązań. Z drugiej jednak strony, drukarka 3D przyspieszyła proces powstawania nowych produktów i firma sukcesywnie zmienia profil ich wytwarzania, coraz częściej opierając się na wydrukowanych detalach.

Wszystkie osoby zainteresowane otrzymaniem dodatkowych informacji na temat w/w drukarek 3D mogą skontaktować się bezpośrednio z firmą Canon za pomocą poniższego formularza, jak również zamówić wydruk testowy wykonany w technologii MJP lub CJP.

Zgodnie z ustawą z dnia 18.07.2002 r. o świadczeniu usług drogą elektroniczną, wyrażam zgodę na otrzymywanie na wskazany adres poczty elektronicznej informacji handlowej od Canon Polska sp. z o.o. z siedzibą w Warszawie (adres: ul. Gottlieba Daimlera 2; 02-460 Warszawa).

Zgodnie art. 23 ust. 1 pkt 1 ustawy z dnia 29 sierpnia 1997 r. o ochronie danych osobowych, wyrażam zgodę na przetwarzanie moich danych osobowych do celów marketingowych dla Canon Polska sp. z o.o. z siedzibą w Warszawie (adres: ul. Gottlieba Daimlera 2; 02-460 Warszawa).

Zgodnie z art. 24 ust. 1 ustawy z dnia 29 sierpnia 1997 r. o ochronie danych osobowych informuję, iż: administratorem Pani/Pana danych osobowych jest Canon Polska sp. z o.o. z siedzibą w Warszawie (adres: ul. Gottlieba Daimlera 2; 02-460 Warszawa), zwana dalej Spółką, Pani/Pana dane osobowe przetwarzane będą w celu marketingu produktów i usług Spółki, posiada Pani/Pan prawo dostępu do treści swoich danych oraz ich poprawiania, podanie Spółce danych osobowych jest dobrowolne.

Udostępnij.

O autorze

Paweł Ślusarczyk

Prezes zarządu CD3D Sp. z o.o. oraz Business Development Manager. Posiada ponad 12-letnie doświadczenie w biznesie, zdobyte w branży IT, reklamowej i poligraficznej. Od stycznia 2013 roku związany z drukiem 3D.

Rozmowa
z Cedrykiem
?