3D-печать песком — обзор технологии

В этой статье мы рассказываем о технологии 3D-печати песком — о её принципах, применении и преимуществах, устройстве оборудования и техпроцесса, приводим примеры 3D-принтеров для печати песком и показываем примеры напечатанных принтов. Это общее описание 3D-печати песком.

Если вы хотите больше узнать о применении напечатанных песчаных форм в литье — читайте нашу статью: 

Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов.

Содержание

• Краткая история 3D-печати песком
• О технологии Binder Jetting
• Назначение 3D-печати песком
• Как происходит 3D-печать песком
• Преимущества 3D-печати песком
• Примеры 3D-печати песком
• Оборудование для 3D-печати песком  
  • Robotech R-2000
  • Robotech R-600
  • ExOne S-Max Pro
  • ExOne S-Print

Краткая история 3D-печати песком

Фото: 3dprint.com

История песочной 3D-печати начиналась в конце 1990-х годов с сотрудничества немецкой компании Generis и компании сотрудников американского института MIT Z Corporation, когда Массачусетский технологический разработал и запатентовал технологию печати порошком c нанесением связующего вещества. Сотрудничество привело к созданию и запуску в продажу первых принтеров в середине 2000-х годов.

Со временем Generis разделилась на две отдельные компании, VoxelJet и ExOne, и сейчас они — лидеры в производстве оборудования для 3D-печати сыпучими материалами путем нанесения связующего, по технологии Binder Jetting.

Z Corp была продана Contex Holding в августе 2005, а позже приобретена 3D Systems 3 января 2012.

О технологии Binder Jetting

Процесс печати по технологии Binder Jet.

BinderJetting — технология 3D-печати путем послойного нанесения связующего вещества на сыпучий материал. По этой технологии можно печатать металлическим порошком, гипсом и множеством других материалов, в том числе — и песком.

Технология позволяет печатать песком литьевые формы сколь угодно сложной геометрии при комнатной температуре, и сразу после печати использовать их в литье.

Узнайте больше об этой технологии из нашей статьи Binder Jetting: обзор технологии 3D-печати.

Назначение 3D-печати песком

Фото: 3dhub.ru

Основное назначение напечатанных песком 3D-моделей — служить формами для литья металлов. Литье в песчаные формы — древнейшая известная технология литья. Истоки литья в песок можно проследить до 1000 года до н.э. 

Основа процесса — создание полости в форме нужной детали и последующая заливка в нее расплавленного металла. 

Технология 3D-печати песком сделала этот процесс более точным и удобным, чем когда-либо ранее.

Как происходит 3D-печать песком

Фото: exone.com, перевод Top 3D Group

3D-печать песком начинается с размещения в камере печати первой порции песка и выравнивания ее в тонкий слой. Затем печатающая головка 3D-принтера проходит над песком и наносит связующее в соответствии с заданным слоем детали. Не задействованный в детали песок, на который не попало связующее, служит поддержкой, поэтому деталь может быть сколь угодно сложной формы. Процесс повторяется, пока деталь не будет завершена.

Преимущества 3D-печати песком

• Скорость и дешевизна: создание литьевых форм и моделей из песка с помощью 3D-печати происходит намного быстрее и требует куда меньших затрат, чем создание форм по традиционным технологиям, когда создание форм и опок для литья могло занимать несколько недель, а материалы и работа мастера выливались в значительные суммы. 3D-печать происходит в считаные часы и не требует больших вложений.
• Точность: 3D-печать позволяет получать формы, точно соответствующие цифровой модели, качество которых практически не зависит от человеческого фактора.
• Бесшовность и качество поверхностей: поскольку 3D-печатные формы из песка не нуждаются в том, чтобы делать их разъемными, формы изготавливаются по моделям целиковых целевых деталей, что приводит к снижению веса формы, т.к. не нужны фиксирующие и укрепляющие элементы, и меньшему количеству постобработки конечной детали, т.к. на моделях отсутствуют следы швов.
• Сложность печатаемых конструкций: 3D-печать песком, при которой окружающий модель материал служит поддержкой, позволяет печатать сложнейшие литьевые формы любой геометрии, литьем в которые можно создать детали, которые невозможно произвести с помощью традиционных методов литья.
• Экономность: незадействованный в модели материал, который служил поддержкой во время печати, после извлечения напечатанной детали можно использовать повторно.

Примеры 3D-печати песком

Примеры 3D-печати песком литьевых форм, напечатанных по технологии Binder Jet.

Оборудование для 3D-печати песком  

Robotech R-2000

Robotech R-2000 — большой промышленный принтер для крупных предприятий, работающих в металлургической отрасли. Разработан российскими конструкторами компании «Роботех». Отличительная особенность аппарата — огромная область построения размером 2 000 × 1 000 × 1 000 мм, что открывает возможность печати цельных литейных форм для изготовления крупных объектов.

Допускается создание трехмерных предметов любой степени сложности с точки зрения геометрии. Существует возможность кастомизации по желанию заказчика, включающей изменение области печати и перенастройку программного обеспечения.

Плюсы:

• Экологичность и безопасность печати.

• Надежность оборудования.

• Весь процесс автоматизирован.

• Удаленное управление принтером.

• Допускается задействовать не всю область печати и многократно использовать несвязанный песок.

• Интеграция с ERP-системой предприятия.

Минусы:

• Если модель печатается под запекание, следует учитывать процент усадки. 

Узнайте больше о Robotech R-2000.

Robotech R-600

Robotech R-600 — малый промышленный принтер для небольших компаний металлургического сектора индустрии, образовательных учреждений, конструкторских и исследовательских бюро. Разработан и собран в ООО «Роботех» (Россия). Размеры области построения модели R-600 600 × 480 × 250 мм позволяют печатать средние и малые формы под отливку. Скорость воспроизведение формы — не более суток.

Плюсы:

• Возможность печати объектов со сложной геометрией.

• Высокая скорость и точность печати.

• Кастомизация под нужды заказчика (увеличение области печати, адаптация ПО).

• Экономичный за счет повторного использования несвязанного песка и использования не полной области построения.

• Может быть интегрирован в ERP-систему компании.

Минусы:

• По сравнению с другими технологиями 3D-печати трехмерный объект получается более пористый.

Узнайте больше о Robotech R-600.

В блоге опубликован обзор 3D-принтеров Robotech для печати литейных форм песком, в котором вы найдете расширенную информацию о применении принтеров, выпущенных компанией «Роботех» в металлургической промышленности.

ExOne S-Max Pro

ExOne S-Max Pro печатает прототипы и формы из песка с толщиной слоя от 260 мкм в камере 1800 х 1000 х 700 мм. Две камеры, 1260 литров каждая, автоматически сменяют друг друга.

ExOne S-Print