Изготовление выжигаемых литейных моделей на 3д принтере
Литье по выжигаемым моделям — одна из технологий точного литья. Технология применяется при изготовлении ответственных деталей в таких отраслях промышленности как авиакосмическая, судостроительная, оборонная и других. Использование 3D печати может существенно оптимизировать процессы получения точных отливок.
Технологический процесс литья по выжигаемым моделям похож на технологию литья, в которой используется выплавление восковой модели. Но в случае применения 3д печати используется не воск, а специальный полимер, либо пластик.
На сегодняшний день в нашем распоряжении находятся 2 материала, которые могут быть использованы для печати выжигаемых моделей: распространенный пластик PLA и материал WAX3D компании Filamentarno. Оба материала обладают очень низкой зольностью и уже успешно применяются данного вида литья, а так же совместимы с промышленными 3D принтерами Царь3D.
В случае печати модели из пластика PLA — модель можно только выжигать. А в случае применения материала WAX3D — можно выплавлять как обычный воск, т.к. этот материал был специально разработан для 3D печати выплавляемых моделей.
Применение этого современного материала позволяет использовать напечатанные на 3D-принтере восковки для выжигания без изменения технологического процесса, что особенно важно на крупных предприятиях
Технология нарезки
Нарезание модульной и питчевой формы производится на металлорежущих станках следующими способами:
- резцом на токарно-винторезных станках;
- модульной фрезой на фрезерных станках;
- специальными пальцевыми фрезами.
Первый способ питчевой нарезки обеспечивает высокую точность, но обладает низкой производительностью. С его помощью нарезается питчевая резьба на червячных валах, требующих высокие показатели точности передачи движения.Этот метод применяется на предприятиях с индивидуальным или мелкосерийным производством.
Второй и третий способы считаются более производительными.Фрезу устанавливают так, чтобы её ось вращения пересекала продольную ось вала заготовки строго под углом в 90 градусов. Для обеспечения высокого качества резьбы (модульной или питчевой) производят несколько проходов. Наиболее удобными для нарезания питчевого соединения считаются станки, оснащённые двухваловыми механизмами подачи или так называемые нортоновские коробки передач.
Перед нарезанием производят настройку станка на основании данных специальных таблиц, в которых указаны значения питчей. С их помощью устанавливают необходимый набор зубчатых колёс на винторезную гитару с заданными передаточными числами.
Пальцевые фрезы применяются для нарезания питчевых соединений на изделиях, обладающих крупными габаритами. Для реализации питчевой нарезки устанавливают специальные фрезерные головки, обладающие индивидуальным приводом фрезы. Первый проход осуществляется прорезной пальцевой фрезой прямоточного профиля, с углом профиля равным 35 градусов.
Дизайн 3D-принтера
Первым шагом в процессе проектирования принтера, перед тем как собрать 3D-принтер, является поиск самого простого дизайна, например, макетов Maker Mendel или RepRap, которые в качестве образца для корпуса применяют форму коробки. Некоторые изобретатели используют для основания принтера обычные деревянные или пластиковые ящики, элементы которых можно будет менять местами, подгоняя под макеты будущих трехмерных печатных деталей. Эта конструкция станет будущей основой для принтера.
Затем выбирают конфигурацию ремня, который будет обеспечивать эффективную базовую конструкцию. Для способности взаимодействовать с Arduino выбирают контроллер. 3D-модели были разработаны с использованием SolidWorks. Конструкцию собирают по чертежам, предварительно изготовив металлические и деревянные детали для 3D принтера, как указано, например, в чертежах ниже.
3D-объект нуждается в трех осях, которые должны быть представлены в трехмерном пространстве печати. Задача состоит в том, чтобы любая точка в пространстве была представлена тремя координатами, которые обычно перечисляются в порядке X, Y, Z. Каждая координата предоставляет информацию об одном направлении или оси, каждая из которых перпендикулярна двум другим. Одна координата указывает положение вдоль линии, две в плоскости и три в пространстве.
В зависимости от рассматриваемого принтера горячий конец будет перемещаться в одну, две или все три из этих осей. Таким образом, система оси обеспечивает работу 3D-принтера и дает глубину и дизайн объекта. Если бы были только две оси, допустим, оси X и Y, тогда дизайн объекта был бы плоским, что было бы похожим на печать с помощью струйного принтера. Обычно оси X и Y соответствуют боковому движению, а ось Z соответствует вертикальному движению. Чтобы избежать путаницы при сборке 3Д-принтера, принимают за основу такое положение осей:
- Z определяется, когда пользователь стоит лицом перед 3D-принтером, тогда инструмент, движущийся вверх и вниз, является осью Z.
- X — это инструмент, перемещающийся влево или вправо, а инструмент, перемещающийся назад и вперед — является осью Y.
Основные параметры и сферы применения
Наиболее распространенной является метрическая резьба, наносимая на наружные и внутренние поверхности цилиндрической формы. Именно она чаще всего используется при изготовлении крепежных элементов различного типа:
- анкерных и обычных болтов;
- гаек;
- шпилек;
- винтов и др.
Детали конической формы, на поверхность которых нанесена резьба метрического типа, требуются в тех случаях, когда создаваемому соединению необходимо придать высокую герметичность. Профиль метрической резьбы, нанесенной на конические поверхности, позволяет формировать плотные соединения даже без использования дополнительных уплотнительных элементов. Именно поэтому она успешно применяется при монтаже трубопроводов, по которым транспортируются различные среды, а также при изготовлении пробок для емкостей, содержащих жидкие и газообразные вещества. Следует иметь в виду, что профиль резьбы метрического типа один и тот же на цилиндрических и на конических поверхностях.
Параметры конусной метрической резьбы
Виды резьб, относящихся к метрическому типу, выделяют по ряду параметров, к которым относятся:
- размеры (диаметр и шаг резьбы);
- направление подъема витков (левая или правая резьба);
- расположение на изделии (внутренняя или наружная резьба).
Есть и дополнительные параметры, в зависимости от которых метрические резьбы разделяются на различные виды.
Внутренняя метрическая резьба
Наружная метрическая резьба
Нарезание резьбы — статья о метчиках
Читая статьи на overclockers.ru и форум, я понял, что мало кто разбирается в нарезке резьбы в металлах. Хотя этот процесс сопровождает многие работы с металлами, в частности для компьютеров моддинг и различные «железячные» модификации. В данной статье хочу рассказать о метчиках и их особенностях на примере своих метчиков.
Для начала метчик (tap) – это инструмент для нарезания внутренней резьбы. Плашка (die) для нарезания внешней резьбы, для общего сведения.
Метчики можно поделить на две большие группы, машинные метчики (machine taps) и ручные метчики (hand taps). В данной статье речь пойдет о ручных метчиках, так как машинных метчиков великое множество, и они нужны лишь малому проценту людей ввиду того, что используются на станках.
Основные и параметры выбора метчика — это тип резьбы и ее шаг. Для примера, М8-1.25, означает это метрическая резьба 8 мм с шагом 1.25 мм, по шагу резьбы есть вариации допустим тот же М8-1.0. В штатовской системе в общем все также, но со своими заковырками, например, №6-32 UNC, здесь 6 это диаметр по номерной системе, 32 это нит на дюйм, по сути, аналог шага резьбы, UNC обозначение грубой резьбы, к слову, UNF – мелкая резьба, UNS – специальная. (на самом деле там есть еще несколько видов, но мало кому нужны). Отдельно стоят трубные резьбы, так как они могут быть и конусными, пример NTP и BSP.
Далее уже примеры на фото, ручные метчики продаются (должны продаваться) как в комплектах по 3 так и отдельно каждый. Комплект состоит из трех разных! метчиков начальный (taper), средний (plug) и финишный (bottoming) их также у нас называют первый, второй, третий. (Иногда спец метчики идут в комплектах по двое, но обычно это только для очень мелкошаговой резьбы).
Для того что бы показать различия, вот фото довольно большого метчика М14-2.
Трапецеидальная
К резьбовым соединениям этого вида относятся чаще всего соединения типа винт-гайка. Трапецеидальная резьба выполняется в соответствии с ГОСТ 9481-81. Ее форма представляет собой равнобокую трапецию. Угол наклона граней составляет 30°. Для резьбы крепежных элементов, применяемых в червячных передачах, предусмотрен угол наклона 40°.
Трапецеидальный профиль резьбы позволяет достичь повышенной прочности соединения. Благодаря этому ее применяют для соединения деталей механизмов, работающих под воздействием динамических нагрузок, например, в ходовых гайках, которыми фиксируются штоки задвижек и т. д.
Результат и вывод
При печати мы несколько раз столкнулись с расслоениями и отклеиванием материала от нагревательного стола в процессе печати и подбора параметров.
Как видно на фото, материал расходится по слоям и может возникнуть ощущение, что температура недостаточна для спекания. Тем не менее это не так, ведь при повышении температуры, материал не экструдируется, а вытекает из фильеры, из-за чего нарушается структура слоя, а воск не успевает остыть. Различие отлично видно на фото ниже, слева температура через чур высока.
Тем не менее, после нескольких повторных печатей, нам удалось добиться хорошего качества печати. Как с поддержками, так и без них.
Довольно крутые углы наклона материал выдерживает «на отлично», что видно по этому фланцу на фото.
Не чужд материалу и художественный подход, голову данного персонажа мы печатали около суток и, как видите результат отличный.
В общем и целом, при печати изделий не высокой детализации, лучше всего выбирать медленную (профиль качество) или среднюю (профиль стандарт) настройку скорости печати, дабы материал успевал правильно формироваться и остывать при экструзии. Иначе могут образовываться наплывы «вытягивание» нити.
По результатам наших экспериментов, мы подтвердили ожидания на счет удобства использования Picaso 3D Designer X для печати Wax Base, этот 3д принтер идеально подходит для задач подобного рода и в портфеле наших покупателей уже есть несколько успешных примеров применения этой связки в производстве.
Если Вас заинтересовал данный материал, вы занимаетесь литейным производством, или хотите открыть свой / модифицировать уже существующий бизнес, смело рассматривайте к покупке одно из устройств линейки Series X, в зависимости от ваших задач. Это могут быть модели с большой рабочей областью – Designer Xl и Xl Pro, или хорошо знакомые Designer X и X Pro. Все эти модели обладают необходимыми условиями для успешной печати данным материалом и наши опыты это подтверждают.
