CC BY
41
ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 3D-ПЕЧАТИ МЕТОДОМ FDM В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ ЛИТЬЯ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ
12 3
Свиридов Д.А. , Левин Д.Ю. , Рябинина О.А. Email: Sviridov695@scientifictext.ru
1Свиридов Дмитрий Алексеевич - кандидат технических наук, доцент; 2Левин Дмитрий Юрьевич - старший преподаватель;
3Рябинина Ольга Алексеевна - магистрант, кафедра графики, конструирования и информационных технологий в промышленном дизайне, Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж
Аннотация: работа посвящена проблемам, связанным с внедрением аддитивных технологий на производстве, которые занимаются изготовлением деталей путем использования технологии литья по выплавляемым моделям. Рассмотрены существующие методы и оборудования SD-печати, используемые в технологическом процессе литья по выплавляемым моделям. Проведен анализ существующих и перспективных материалов, подходящих для использования в рассматриваемых процессах. Автор полагает, что рано или поздно произойдет внедрение аддитивных технологий в процесс литья во всех сферах производства.
Ключевые слова: восковые пластики, iD-модель, SD-печать, литье по выплавляемым моделям.
PROBLEMS OF USING 3D-PRINTING BY FDM METHOD IN THE TECHNOLOGICAL PROCESS OF CASTING ON SMELTED MODELS
1 2 3
Sviridov D.A. , Levin D.Yu. , Ryabinina O.A.
1Sviridov Dmitry Alekseevich - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor;
2Levin Dmitry Yurievich - Senior Lecturer;
3Ryabinina Olga Alekseevna - Undergraduate, DESIGN AND INFORMATION TECHNOLOGIES IN INDUSTRIAL DESIGN DEPARTMENT, VORONEZH STATE TECHNICAL UNIVERSITY, VORONEZH
Abstract: the work focuses on the problems associated with the introduction of 3D-printing on production units who make part using casting technology investment casting. Reviewed existing 3D printing techniques and equipment used in the technological process investment casting. Analysis of existing and prospective materials suitable for use in the review process. The author believes that there will be the introduction of additive technologies in the technological process investment casting sooner or later. Keywords: wax plastics, 3D-model, 3D-printing, investment casting.
УДК 621.74.045
Литье по выплавляемым моделям (ЛВМ) - это процесс получения отливок путем свободной заливки (может быть под низким давлением, центробежным способом) расплавленного металла в форму, изготовленную по выплавляемым моделям. Технология литья по выплавляемым моделям обеспечивает получение сложных по форме отливок массой от нескольких грамм до десятков килограмм, с толщиной стенок от 0,5 мм, с поверхностью, соответствующей 4-6-му классам чистоты, и с высокой точностью размеров, по сравнению с другими способами литья [1, с. 384].
Типовой процесс ЛВМ требует больших временных и трудозатрат. Он состоит из нескольких этапов, представленных на рисунке 1.
Л"1-
I Начало
—р 2—-
Создание гипсовой модели изделия
з
Создание силиконовой формы
г
[ Конец
Рис. 1. Алгоритм процесса ЛВМ
Самым затратным этапом является первый. Изготовление гипсовой модели происходит вручную, что не позволит сделать несколько абсолютно одинаковых копий. Для массового производства одной детали, где требуется высокая точность, используется одна гипсовая модель, что увеличивает временные затраты.
)
)
Предприятия, занимающиеся исследовательской деятельностью или выпускающие единичную продукцию, которые используют данную технологи все чаще традиционному изготовлению восковых отливок предпочитают 3D-печать восковым пластиком. Это сокращает как материальные ресурсы, так и временные затраты. Сразу два этапа работы (создание гипсовой модели и силиконовой формы) убираются из процесса, и работа начинается с этапа создания модели изделия из легкоплавкого материала. Также использование 3D-моделей и 3D-печати позволяет быстро внести коррективы в прототип и доработать модель.
Компании экономят время и средства на производстве опытных образцов, благодаря высокой эффективности восковых 3D-принтеров. Полученные модели обладают высокой точностью, практически идеально гладкими поверхностями, а также высокой детализацией. Это дает преимущество перед традиционными технологиями, так как появляется возможность в получении изделий сложных и очень сложных форм.
Достоинства восковых 3D-принтеров:
• высокая скорость печати;
• возможность изготовления геометрически сложных изделий из-за высокого уровня детализации;
• одновременное производство нескольких геометрически разных деталей;
• высокая точность моделей;
• хорошая эргономика;
• возможность длительного использования машины.
Основная часть 3D-принтеров с возможностью восковой печати работает на методе печати MJM (Multi Jet Modeling), согласно которому модельный материал -обычно фотополимер или воск, подается в зону построения через многоструйную головку [2, с. 130].
Восковая печать в настоящее время в большинстве своем используется в следующих областях: стоматология, ювелирное производство, приборостроение, промышленный дизайн и т.п., то есть там, где требуется высокая точность при производстве, присутствуют сложные формы с многочисленными мелкими деталями. Данный метод печати обеспечивает выполнение данных условий работы, однако это имеет последствия в виде высокой стоимости оборудования и печати.
Поэтому для областей промышленности, где требуются менее точные или более масштабные формы на смену методу MJM приходит метод FDM (Fused Deposition Modeling) - послойное наложение расплавляемых нитевидных полимеров [2]. Печать данным методом позволяет использовать расходные материалы невысокой стоимости, которые представлены на рынке в большом ассортименте, дает большой выбор средств и методов выполнения постобработки. Оборудование для данного вида печати широко распространено и удобно в использовании. Однако, у данного типа печати есть и недостатки, такие как чувствительность к перепадам температур и растекание пластика. Однако, именно благодаря своей доступности, данный вид 3D-печати активно внедряется в технологию ЛВМ. В настоящее время для ЛВМ разрабатываются методики использования 3D-печати с применением легкоплавких воскоподобных материалов с температурой плавления менее 100 °С. Для этого требуется программная перенастройка принтера, так как большинство моделей бытовых принтеров и принтеров широкого потребления имеют ограниченный температурный диапазон. Поэтому большинство потребителей используют пластик PLA, который, помимо невысокой температуры плавления, имеет преимущество в своей экологичности - данный пластик быстро разлагается в естественной среде.
Данный метод только получает распространение и большинство предприятий, занимающихся литьем габаритных изделий все еще используют традиционную технологию. Использование 3D-печати потребует затрат на оборудование и обучение
персонала, однако технологии не стоят на месте, и переход к более быстрому методу изготовления не заставит себя ждать.
Список литературы /References
1. Иванов В.Н. Словарь-справочник по литейному производству // Машиностроение, 1990. С. 384.
2. Зленко М.А. Аддитивные технологии в машиностроении // ГНЦ РФ. ФГУП «НАМИ», 2013. С. 130.
