Jak wykonać model odlewniczy na drukarce 3D? Poradnik

Czyli wszystko to co dzieje się po zdjęciu wydruku ze stołu...
Awatar użytkownika
CABAN-ODLEWNIA
Konto z ograniczeniami
Postów w temacie: 3
Posty: 18
Rejestracja: 25 sty 2018, 11:52
Lokalizacja: Skierniewice
x 6
Kontakt:

Jak wykonać model odlewniczy na drukarce 3D? Poradnik

Post autor: CABAN-ODLEWNIA »

W ostatnich latach drukarki 3D stały się bardzo popularnym narzędziem szybkiego prototypowania elementów. Upowszechnienie ekstruderowych drukarek 3D pozwoliło na drastycznie obniżenie kosztów urządzeń jak i samego druku. Modele odlewnicze wykonane metodą druku przestrzennego stały się atrakcyjną cenowo alternatywą dla pozostałych metod wykonywania modeli (frezowania lub ręcznej budowy modeli). W związku z coraz większą ilością zapytań o wykonywanie odlewów na podstawie modeli odlewniczych wykonanych przez Klientów, nasza odlewnia żeliwa przygotowała ogólny poradnik jak prawidło konstruować modele odlewnicze:

http://caban-odlewnia.pl/artykuly/zasad ... ewniczych/

Opisano w nim podstawowe zasady, którymi należy się kierować przy konstruowaniu modeli. Specjalnie dla użytkowników forum reprapy.pl powstał poradnik skupiony wokół wykonywania modeli odlewniczych na drukarkach 3D.


Jaka technologia odlewnia?
Przed przystąpieniem do drukowania należy podjąć decyzję jaką technologią będą wykonywane odlewy, gdyż od tego zależy sposób w jaki należy wykonać model odlewniczy. Przy odlewaniu w jednorazowych formach piaskowych model odlewniczy jest wielokrotnego użytku, natomiast w technologii odlewania metodą traconego (wytapianego) modelu stosuje się jednorazowe modele odlewnicze.
Decyzja, którą metodą odlewać zależy od geometrii detalu, wielkości serii odlewniczej, rodzaju stopu odlewniczego oraz wymogów dotyczących jakości powierzchni i wymiarów gotowego odlewu. Dla odlewów jednostkowych lub małych serii o skomplikowanej geometrii i stosunkowo niewielkiej masie - od kilku gram (jubilerstwo) do kilkunastu kilogramów (odlewy artystyczne i małe odlewy techniczne) – stosuje się metodę traconych modeli. Odlewy jednostkowe, małoseryjne i seryjne o prostej geometrii i dużej masie (od kilku kilogramów do kilkunastu ton) wykonuje się w jednorazowych formach piaskowych.

Modele jednorazowe czy wielokrotnego użytku?
Odlewy wykonywane metoda traconych modeli charakteryzują się bardzo dobrym odwzorowaniem kształtu modelu oraz bardzo dobrą jakością powierzchni. Metoda ta pozwala na odlanie detali o bardzo skomplikowanej geometrii, która byłaby niemożliwa do wykonania inną technologią. Wadą tej metody jest stosunkowo duża czaso- i pracochłonność oraz konieczność posiadania nowego modelu odlewniczego dla każdej formy (model jest wytapiany w procesie przygotowywania formy do zalewania metalem). Po wyborze tej technologii należy się zastanowić czy bardziej opłaca się wykonać kilka wydruków 3D, które posłużą jako modele wytapiane czy wydrukować jeden model-pierwowzór, który posłuży do wykonania silikonowej formy. W silikonowej formie odlewa się modele z wosku i dopiero one są używane do stworzenia form odlewniczych. Formę wykonuje się przez zalanie modelu gipsem odlewniczym lub przez kilkukrotne pokrycie powłoką ceramiczną. Następnie forma trafia do pieca, gdzie wytapiany jest model - w jego miejscu powstaje pusta wnęka, którą zalewa się roztopionym metalem. Po wystygnięciu zalanej formy rozbija się ją, by wyciągnąć odlew.

Modele wielokrotnego użytku stosowane są do wykonywania piaskowych form jednorazowego użytku. Wykonanie modeli jest skomplikowane i pracochłonne, ale koszt ich budowy ponosi się tylko raz. W przeciwieństwie do modeli jednorazowych, przy budowie modeli wielokrotnego użytku należy trzymać się większej ilości zasad umożliwiających poprawne wykonanie formy i samego odlewu. Formę wykonuje się w specjalnych skrzynkach formierskich przez zagęszczanie masy formierskiej wokół modelu. Po ubiciu formy zdejmuje się jej górną część w celu wyjęcia modeli z wnęki formy. Moment otwierania formy (zdjęcia górnej części) i wyjmowania modelu jest krytyczny w kontekście poprawności jego wykonania. Niezachowanie, którejś z zasad konstruowania modeli skutkuje najczęściej uszkodzeniem formy.

Podstawowe zasady konstruowania modeli odlewniczych

Zasada kierunkowego krzepnięcia metalu
Bez względu na metodę formowania i odlewnia każdy model powinien być zbudowany zgodnie z zasadą kierunkowego krzepnięcia metalu. Modele należy wykonywać tak, aby podczas krzepnięcia metalu każda część odlewu była zasilana ciekłym stopem. Po zalaniu formy metalem, rozpoczyna się jego stygnięcie, a więc i zmniejsza się jego objętość. Fragmenty odlewu o cieńszych ściankach szybciej oddają ciepło, wiec kompensują sobie zmianę objętości z fragmentów odlewu, w których metal jest jeszcze w stanie ciekłym – w odlewie powstają jamy skurczowe. Dlatego model należy zaprojektować, tak aby części odlewu, które krzepną jako ostatnie były zasilane ciekłym metalem z układu wlewowego.

Zaokrąglenia połączeń ścian
Tematem powiązanym z zasadą kierunkowego krzepnięcia metalu jest zaokrąglanie połączeń ścian odlewów. Połączenia ścian odlewów są miejscami o większym skupieniu masy ciekłego metalu, dlatego mogą pojawić się w tych miejscach wady odlewnicze. Zastosowanie zaokrągleń ujednolica grubość ścian odlewu minimalizując negatywne skutki różnicy w czasie krzepnięcia metalu. Większość dostępnych na rynku programów komputerowych do modelowania przestrzennego posiada narzędzie pozwalające na zaokrąglanie połączeń ścian bryły. Wystarczy wybrać która krawędź lub połączenia ścian mają być zaokrąglane i ustalić promień zaokrąglenia.

Naddatki na obróbkę
Naddatki na obróbkę to warstwa materiału odlewu przeznaczona do usunięcia podczas obróbki mechanicznej. Ściany odlewu, które mają być obrabiane muszą być grubsze, a otwory mniejsze, aby dało się je roztoczyć do żądanego wymiaru. Naddatki muszą być przewidziane i uwzględnione już podczas budowy modelu odlewniczego. Wielkość naddatku zależy od wymiarów odlewów, położenia konkretnej ściany podczas zalewania i klasy dokładności. Uwzględnienie naddatków na wirtualnym modelu 3D jest proste, gdyż polega na pogrubieniu ścian bryły, które mają być obrabiane.

Skurcz odlewniczy
Po zalaniu formy metalem następuje przekazywanie ciepła ze stopu do formy. W wyniku obniżania temperatury metalu zmniejsza się jego objętość i wymiary liniowe. Skurcz odlewniczy to procentowa zmiana wymiarów liniowych odlewu w stosunku do wymiarów modelu odlewniczego. Projektując model należy przewidzieć, że gotowy odlew będzie mniejszy o wartość skurczu odlewniczego. Dla różnych stopów wartość skurczu jest inna, np.: żeliwo szare 1%, mosiądz 1,9%. Skurcz odlewniczy najprościej uwzględnić wykorzystując podczas modelowania komputerowego narzędzie pozwalające na skalowanie całej bryły. Alternatywą dla tej metody jest ustalanie wymiarów bryły wykorzystując wartości z uwzględnioną poprawką na skurcz.

W przypadku konstruowania modeli odlewniczych dla technologii wytapianych modeli, najistotniejsze są powyższe 4 zasady. Stosowanie się do nich najczęściej wystarcza, aby otrzymać prawidłowo wykonany odlew. Kolejne zasady będą dotyczyły tylko modeli wielokrotnego użytku do wykonywania piaskowych form odlewniczych.

Modele niedzielone lub dzielone
W sytuacji, gdy odlew ma nieskomplikowany kształt i forma, w której ma on być wykonany posiada płytką wnękę, stosuje się modele odlewnicze jednoczęściowe. W przypadku, gdy wnęka formy jest głęboka i istnieje ryzyko obrywania fragmentów formy podczas jej otwierania stosuje się modele dzielone. Należy wtedy wybrać linię podziału modelu, która będzie leżała w płaszczyźnie podziału formy. W tej konstrukcji dwie części modelu są pozycjonowane względem siebie za pomocą bolców pozwalających na swobodne podzielenie modelu podczas otwierania formy. Decyzję czy model będzie podzielony należy podjąć na początkowym etapie projektowania, gdyż wpływa to na sposób ustalania pochyleń odlewniczych.

Pochylenia odlewnicze
Pochylenia odlewnicze stosuje się w celu ułatwienia wyjmowania modelu z formy odlewniczej. Niezastosowanie pochyleń skutkuje zazwyczaj obrywaniem i obsypywaniem masy formierskiej do wnęki formy podczas wyjmowania modelu. Brak pochyleń odlewniczych praktycznie uniemożliwia prawidłowe wykonanie formy. Modelowanie komputerowe bryły wymaga zastosowania narzędzi pozwalających na pochylenie ścian już zamodelowanych lub projektowanie ścian bryły od samego początku, pochylonych o dany kąt względem płaszczyzny neutralnej. Wartość pochylenia odlewniczego zależy od wysokości modelu.

Jakość powierzchni modeli odlewniczych
O ile dobra jakość powierzchni nie jest istotna w technologii wytapianych modeli to w przypadku modeli wielorazowego użytku jest to bardzo ważna cecha modelu. Przez pojęcie dobrej jakości rozumiana jest niska chropowatość. Nierówności i pory na powierzchni modelu odlewniczego utrudniają wyjęcie modelu z formy – masa formierska przykleja się do ścian modelu. Elementy wydrukowane metodą FDM zazwyczaj posiadają powierzchnię wymagającą dodatkowej obróbki. Najprostszą metodą jest wygładzenie powierzchni przez nałożenie cienkiej warstwy szpachli lub wystawienie elementu na działanie oparów acetonu w celu nadtopienia i wyrównania nierówności na wydruku.


Czynności wymagane do wykonania modelu odlewniczego dla technologii wytapianych modeli:
1. Ustalenie geometrii bryły zgodnej z kierunkowym przepływem
2. Zaokrąglenie połączeń ścian bryły
3. Naniesienie naddatków – jeśli będzie obróbka mechaniczna
4. Uwzględnienie skurczu odlewniczego bryły
5. Wydruk modelu
6. Poprawa powierzchni - opcjonalnie


Czynności wymagane do wykonania modelu odlewniczego wielokrotnego użytku:
1. Wybór powierzchni podziału modelu i formy
2. Ustalenie geometrii bryły zgodnej z kierunkowym przepływem
3. Zastosowanie pochyleń odlewniczych
4. Naniesienie naddatków – jeśli będzie obróbka mechaniczna
5. Zaokrąglenie połączeń ścian
6. Uwzględnienie skurczu odlewniczego bryły
7. Wydruk modelu
8. Poprawa jakości powierzchni wydruku


Przykład dzielonego modelu odlewniczego wykonanego na drukarce 3D
1. Analiza dokumentacji i wybór linii podziału modelu
2. Modelowanie komputerowe bryły z uwzględnieniem pochyleń, zaokrągleń i skurczy.jpg
2. Modelowanie komputerowe bryły z uwzględnieniem pochyleń, zaokrągleń i skurczy odlewniczych
1. Analiza dokumentacji i wybór linii podziału modelu.jpg
3. Wydruk 3D – dzielony model wielokrotnego użytku
6. Odlew żeliwny powstały na podstawie modelu odlewniczego wykonanego na drukarce 3D.jpg
4. Wygląd powierzchni wydruków przed obróbką
5. Wygląd powierzchni wydruków po obróbce.jpg
5. Wygląd powierzchni wydruków po obróbce
4. Wygląd powierzchni wydruków przed obróbką.jpg
6. Odlew żeliwny powstały na podstawie dzielonego modelu odlewniczego wykonanego na drukarce 3D
3. Wydruk 3D.jpg
Ostatnio zmieniony 08 kwie 2018, 21:19 przez CABAN-ODLEWNIA, łącznie zmieniany 1 raz.
kkk, emartinelli, kretu, FlameRunner
Odlewnia żeliwa - producent ruszt do pieców, wałków i prętów żeliwnych, odlewów korpusów i części do maszyn.
http://caban-odlewnia.pl/
Awatar użytkownika
anraf1001
Konto z ograniczeniami
Postów w temacie: 1
Posty: 1509
Rejestracja: 30 gru 2016, 11:43
Lokalizacja: Gniezno
Drukarka: Hypercube Evo
x 182

Re: Jak wykonać model odlewniczy na drukarce 3D? Poradnik

Post autor: anraf1001 »

Chyba się tobie zdjęcia poprzestawiały
;) Pozdrawiam, Andrzej ;)
Drukarki: Hypercube Evolution :cool2:
Prusa ala Haribo/Mk3 :cool2:

Wsiadając do taksówki mówię: "G28"
Awatar użytkownika
CABAN-ODLEWNIA
Konto z ograniczeniami
Postów w temacie: 3
Posty: 18
Rejestracja: 25 sty 2018, 11:52
Lokalizacja: Skierniewice
x 6
Kontakt:

Re: Jak wykonać model odlewniczy na drukarce 3D? Poradnik

Post autor: CABAN-ODLEWNIA »

anraf1001 pisze:Chyba się tobie zdjęcia poprzestawiały
Poprawiłem, dzięki
Odlewnia żeliwa - producent ruszt do pieców, wałków i prętów żeliwnych, odlewów korpusów i części do maszyn.
http://caban-odlewnia.pl/
premorepa
Konto z ograniczeniami
Postów w temacie: 2
Posty: 6
Rejestracja: 03 kwie 2018, 13:56

Re: Jak wykonać model odlewniczy na drukarce 3D? Poradnik

Post autor: premorepa »

Witam
Mam pytanie o wykonczenie docelowej powierzchni, szpachel natryskowy juz mam, wyszlifowane na gladko, ale czym to pokryc docelowo pod formy piaskowe, aby bylo mozliwie „slizgie , nie czepne” dla piasku formierskiego ?
Z gory dziekuje za podpowiedz...
Awatar użytkownika
Modern Air Customs
Konto z ograniczeniami
Postów w temacie: 1
Posty: 107
Rejestracja: 24 lut 2018, 11:38
Lokalizacja: Przydroże Małe
x 52
Kontakt:

Re: Jak wykonać model odlewniczy na drukarce 3D? Poradnik

Post autor: Modern Air Customs »

najlepiej akrylową farbą i na koniec przepolerować woskiem
premorepa
Konto z ograniczeniami
Postów w temacie: 2
Posty: 6
Rejestracja: 03 kwie 2018, 13:56

Re: Jak wykonać model odlewniczy na drukarce 3D? Poradnik

Post autor: premorepa »

Dziekuje za info,

Wosk jakis konkretny czy samochodowy moze byc ?
Awatar użytkownika
CABAN-ODLEWNIA
Konto z ograniczeniami
Postów w temacie: 3
Posty: 18
Rejestracja: 25 sty 2018, 11:52
Lokalizacja: Skierniewice
x 6
Kontakt:

Re: Jak wykonać model odlewniczy na drukarce 3D? Poradnik

Post autor: CABAN-ODLEWNIA »

premorepa pisze:Witam
Mam pytanie o wykonczenie docelowej powierzchni, szpachel natryskowy juz mam, wyszlifowane na gladko, ale czym to pokryc docelowo pod formy piaskowe, aby bylo mozliwie „slizgie , nie czepne” dla piasku formierskiego ?
Z gory dziekuje za podpowiedz...
Jeśli wydruk jest wyszlifowany na gładko i wprowadziłeś pochylenia odlewnicze to nie powinno być problemów z wyjęciem modelu z formy piaskowej. Przed formowaniem natrzyj wszystkie ściany modelu talkiem i powinno być OK.
FlameRunner
Odlewnia żeliwa - producent ruszt do pieców, wałków i prętów żeliwnych, odlewów korpusów i części do maszyn.
http://caban-odlewnia.pl/
ODPOWIEDZ

Wróć do „Postprocessing”