Все о 3D печати воском

3D печать воском - это процесс создания изделий на 3D принтере из воскоподобных материалов или воска. Технология позволяет изготавливать восковые формы, которые будут служить моделью для конечного изделия. Таким образом, воск не является материалом, из которого состоит конечная деталь. Его просто используют для создания формы, а затем выплавляют. Процесс изготовления детали с использованием восковых мастер-моделей используется в разных отраслях, например, в ювелирной промышленности или производства металлических деталей.

Литье по выплавляемым моделям

Процесс литья по выплавляемым моделям — это процесс изготовления деталей из металла. Он позволяет изготавливать детали среднего и малого размера с небольшим количеством этапов отделки. Традиционно он высоко ценится за точность размеров, детализацию и качество поверхности. 3D печать воском преследует те же цели, но разница в том, что форма печатается на 3D принтере, а не изготавливается вручную.

3D печать воском используется для изготовления мастер-моделей, которые затем используются в качестве форм для металлических предметов, в том числе из драгоценных металлов. Воск имеет большое преимущество в этом процессе, потому, что горит практически не оставляя следов и не требует сложной обработки формы. Помимо специального печатного воска, для этой же цели существуют филаменты и фотополимерные смолы. 3D технологии позволяют создавать практически любой возможный дизайн и сочетать высокое качество исполнения со сложными конструкциями.

Как работает 3D печать воском?

Как и любой процесс 3D печати, печать воском начинается с подготовки 3D модели. Это делается с помощью программного обеспечения для 3D моделирования или с помощью 3D сканирования объектов для достижения идентичности.

Затем готовая 3D модель печатается из воскоподобного материала. Для этого необходим специальный восковой 3D принтер, способный работать с этим материалом.

Для некоторых деталей могут потребоваться поддержки - если конструкция сложная, и имеет выступающие части. Эти структуры необходимо удалить после печати, очистить модель и выровнять небольшие неровности поверхности.

Отличие традиционного процесса от 3D печати воском заключается в том, что модель разрабатывается и изготавливается вручную.

После того как восковая модель напечатана и очищена, вместе с другими деталями ее прикрепляют к «литейному валу». Он представляет собой полый стержень с несколькими прикрепленными элементами, которые погружаются в жидкую массу - керамическую, глиняную или гипсовую. Восковые модели покрываются тонкими слоями материала, который является формой для отливки. Полный процесс подготовки формы включает в себя обжиг в печи, в результате которого все восковые элементы выплавляются, оставляя полости для заливки металла.

Преимущества и ограничения 3D печати воском

3D печать воском имеет много преимуществ, которые позволяют сделать выбор в пользу этой технологии. Но, как и большинство процессов, имеет свои ограничения.

Точность

Восковая 3D печать обеспечивает высокое разрешение и точность около 25 мкм. Однако точность также зависит от выбранного процесса 3D печати и не может быть обобщена. Хотя 3D печать воском допускает низкие допуски на детали, здесь также необходимо учитывать соответствующие стандарты, такие как стандарт VDG (который включает в себя строительные спецификации для проектирования литых деталей из чугуна) или соответствующий DIN ISO стандарты литья. Их достижение потенциально может оказаться непростой задачей.

Экономическая эффективность

Технология привлекательна соотношением цена/качество. 3D печать позволяет производить прототипы и небольшие серии с меньшими затратами. Кроме того, технология имеет преимущество во времени. Изготовление и доставка пресс-форм, изготовленных по аналогии на заказ, занимает от двух до двенадцати недель. 3D печать можно завершить всего несколько часов, в зависимости от модели, и выполнить прямо на месте. Тот факт, что модель можно быстро переработать, позволяет немедленно реагировать на трудности: 3D печать упрощает итерации.

Количество отходов

При 3D печати используется ровно столько материала, сколько необходимо для модели, поэтому количество отходов сокращается. Отходы воска либо сжигаются, не оставляя следов, либо повторно используются в других сферах.

Размеры деталей

3D печать воском не подходит для изготовления больших деталей. Литье по выплавляемым моделям уступает прямым процессам получения деталей крупного размера и другим технологиям литья.

Где используется восковая 3D печать

Что касается использования технологии, существует множество областей, в которых используется восковая 3D печать. В основном это отрасли, где требуется точность и высокая детализация. Таким образом, этот процесс часто используется в стоматологии (для протезирования) и медицине (для производства имплантатов).

3D печать воском также используется для изготовления чугунных моделей или оригинальных моделей в машиностроении. Помимо изготовления форм, этот процесс также используется в моделировании. Восковые изделия позволяют изготавливать коллекционные предметы и миниатюры.

3D печать воском особенно зарекомендовала себя в ювелирном секторе. Ювелиры используют восковые оттиски в качестве мастер-моделей для форм. Они используют технологию для создания прототипов и серийного производства изделий из драгоценных металлов для изготовления.

Технологии, производители и материалы

Для создания восковых моделей используется несколько технологий. Одной из технологий для 3D печати восковыми материалами является FDM печать. Производители предлагают воскоподобный филамент, который легко вписывается в технологический процесс литья.

Однако гораздо чаще для печати восковых изделий используется технологии SLA и струйной обработки материалов. В случае стереолитографии для печати формы используется воскоподобная смола. Компания 3D Systems разработала процесс SLA под названием QuickCast, предназначенный для печати моделей и пресс-форм в аэронавтике и аэрокосмической отрасли. У компании также есть еще один метод восковой 3D печати — MultiJet Printing.

Prodways была еще одним важным производителем на рынке восковых 3D принтеров со своими решениями Solidscape, которые работают с технологией Drop-on Demand. Однако недавно компания объявила, что прекращает свою деятельность в этом сегменте. Binder Jetting также подходит для 3D печати воском. Например, в портфолио принтеров Voxeljet есть принтер VX1000, который печатает на воске, керамике и песке.

Воск для 3D печати, как мы уже упоминали вначале, представляет собой пластиковый материал на основе воска. В целом воски можно разделить на три категории: натуральные воски (например, пчелиный воск, соевый воск), минеральные воски, полученные из ископаемого топлива (например, парафин, бурый воск) и синтетические воски (полиолефиновый воск для кремов, гидросилированный воск). Все они используются для 3D печати и каждый производитель предлагает свои уникальные рецептуры материалов.

Для 3D печати восковых моделей иногда требуются поддержки. Для их печати необходимо использовать другой тип воска. Воск для поддержки должен иметь более низкую температуру плавления, чтобы опоры можно было расплавить, но восковая модель осталась неповрежденной. Например, в линейке производителей 3D Systems, Polymaker и FlashForge есть специальные восковые материалы для поддержек.

Итог

Восковая 3D печать предлагают решения, недоступные другим процессам и материалам. 3D печать воском особенно популярна в ювелирных изделиях и отраслях, где необходимы детали со сложной конструкцией. Технология подходит для производства небольших изделий и деталей среднего размера, предлагая высокую точность и скорость изготовления.

Ознакомиться с доступным оборудованием и материалами для 3D печати воском вы можете в каталоге LIDER-3D.

Наши предыдущие статьи: