3D-принтеры для ювелиров, как дополнение к ЧПУ-фрезеру
Многие ювелиры успешно применяют в своей работе программно-управляемые фрезерные станки, которые вытачивают восковки для литья, а некоторые аппараты - и сразу металлические детали. В этой статье мы рассмотрим 3D-печать как альтернативу и дополнение к этому процессу.
Скорость
При создании детали в единичном экземпляре, ЧПУ-фрезер выигрывает в скорости - фреза станка движется со скоростью до 2000-5000 мм/мин и там, где фрезер управится за 15 минут, принтер может печатать деталь до полутора часов, иногда даже больше.
Это справедливо, правда, лишь для простых и гладких изделий, типа обручального кольца простой формы и без рисунка, которые не требуют высокого качества поверхности, т.к. их легко быстро заполировать. Сложные изделия фрезер вытачивает так же неспешно, как их печатает 3D-принтер, а зачастую и дольше - время обработки может доходить до шести часов.
Фото @FormlabsJp
При создании сразу серии изделий ситуация кардинально меняется - за один проход принтер способен распечатать полную платформу восковок - это площадка (на примере принтера Form 2) 145х145 мм, и их там помещается, в зависимости от размера моделей, до 35 штук. При скорости печати 10-30 мм/час (а печатает он слоями, сразу по всей площади платформы), это дает заметное преимущество перед фрезером, который единовременно вырезает лишь одну модель - это либо одна сложная деталь, либо несколько простых, плоских, из одной цилиндрической восковой заготовки.
Кроме того, 3D-принтер может печатать сразу елку моделей для отливки, без необходимости собирать ее из отдельных заготовок. Это тоже экономит время.
Фото @3d_cast
Точность и качество
Точность позиционирования фрезы в ЧПУ-аппаратах достигает 0,001 мм, что выше чем у 3D-принтера. Качество обработки поверхности фрезером зависит еще и от размера самой фрезы, а радиус вершины фрезы - не менее 0,05 мм, но движение фрезы задается программно, обычно это шаг в треть или половину фрезы, соответственно - все переходы сглаживаются.
Фото @freemanwax
Толщина слоя при печати на Form 2, самом популярном но далеко не самом точном принтере, а значит и вертикальная точность, составляет 0,025 мм, что в два раза меньше диаметра острия любой фрезы. Диаметр его луча составляет 0,14 мм, что уменьшает разрешение, но позволяет также получать более гладкую поверхность.
Фото @landofnaud
В целом, качество получаемых изделий на фотополимерном принтере и топовых фрезерных станках сопоставимое. В некоторых случаях, на простых формах, качество фрезерованной детали будет выше. Со сложностью форм история другая - 3D-принтер способен напечатать такое, что ни один фрезер никогда не вырежет, в силу конструктивных ограничений.
Экономичность
Фотополимеры, которыми печатают стереолитографические принтеры, стоят дороже обычного ювелирного воска. Крупные куски воска после фрезера можно переплавить в новые заготовки, хотя это тоже время и лишние действия, но и экономия. Фрезерованный воск выходит дешевле, в пересчете на стоимость каждого единичного изделия аналогичного объема.
Воск - не единственный расходный материал в работе фрезера, фрезы тоже постепенно стачиваются и требуют замены, их хватает на 1-2 месяца интенсивной работы, но это не сильно сокращает разрыв.
Работа фрезера, в пересчете на себестоимость изготовленных изделий, обходится дешевле.
Фото @3DHub.gr
Удобство и возможности
Специфика фрезеровки такова, что даже на пятиосевом станке фреза способна достать далеко не везде. Это вынуждает ювелиров создавать составные модели из нескольких частей, которые затем надо спаивать, а то и предварительно дорабатывать вручную. 3D-принтер же способен распечатать модель сколь угодно сложной формы, включая внутренние полости и сложные сочленения, за один проход.
Как это происходит
Распечатанные модели припаиваются к восковому стволу, затем получившаяся конструкция заливается гипсом или специальным раствором, после отвердения которого готовая форма разогревается в печи, а потом заливается металлом.
Материал восковок без остатка выгорает, позволяя металлу занять все освободившееся место и в точности повторить форму заготовки.
Детальнее:
1. Процесс литья начинается с печати модели и стандартной пост-печатной обработки - распечатанная деталь отделяется от поддержек, промывается, подвергается закрепляющей экспозиции в ультрафиолете, при необходимости - слегка полируется.
2. Далее процесс аналогичен тому, что применяется при литье с применением обычных восковок. Заготовки припаиваются к восковому литнику, который удержит их в правильном положении и создаст канал для распределения металла.
Если количество и размер изделий позволяют, можно пропустить этот этап - если распечатать изделия вместе с литником как единое целое.
3. Литник закрепляется в литьевой колбе. Если колба перфорирована, отверстия стоит закрыть, например - упаковочным скотчем.
4. Заполняющий раствор смешивается в пропорциях указанных производителем.
Потом его заливают в колбу с находящимся внутри литником. Наливают аккуратно, чтоб не повредить модели и не сместить елку.
5. Колба помещается в вакуумную камеру не менее, чем на 90 секунд, чтоб из раствора вышел весь воздух. Потом ее переносят в защищенное от вибрации место, для скорейшего застывания.
6. Литьевые емкости ставят в печь, холодную или разогретую до 167ºC, и постепенно поднимают температуру, до полного выгорания пластика моделей.
Preheat - предварительный нагрев.
Insert flask - поместить колбу в печь.
Ramp - поднять (изменить) температуру.
Hold - держать температуру (пример: 3h = 3 часа)
7. По завершении этого процесса в форму заливают металл.
8. После заливки форму охлаждают, заполняющий материал вымывается.
9. Остается лишь извлечь готовые изделия, разделить их и слегка отполировать.
Фото изделий созданных Top3DShop:
Выводы:
Обе технологии имеют свои плюсы и минусы. Если в ювелирной мастерской уже есть фрезерный ЧПУ-станок, то с большинством задач по изготовлению единичных экземпляров он справится. Более того - если изготавливаются только единичные экземпляры и не очень часто, то станок тут и в скорости выигрывает.
Если не стоит задачи развивать производство, увеличивать объем работ, оборот средств, поднимать уровень сложности изделий, то 3D-принтер будет лишь дополнительной финансовой нагрузкой.
При увеличении темпа и объемов работ, при постоянном введении новых моделей, преимущества 3D-принтера станут заметны сразу, в серийном производстве разница в скорости серьезная. Принтер сложно переоценить в быстром прототипировании и изготовлении партий заготовок.
Если же предприятие выполняет оба типа заказов - как единичные, так и серийные, - эффективнее и экономически целесообразнее будет иметь в хозяйстве оба аппарата, для разных типов работ, они органично дополнят друг друга.
Оборудование
Formlabs Form 2
Технология: SLA
Рабочая камера: 145 x 145 x 175 мм
Толщина слоя: 25-100 мкм
Фокус лазера: 140 мкм
Мощность луча: 250 мВт
Цена: 320 000 руб
Form 2 - компактный стереолитографический 3D-принтер, легко помещающийся на рабочем столе.
Благодаря своей точности (25-100 микрон) пользуется большой популярностью у ортодонтов и ювелиров, так как способен печатать множество изделий за один сеанс.
Фото @FormlabsJp
Фотополимер для печати выжигаемых моделей стоит 46 000 рублей за картридж объемом 1 литр.
3D Systems Projet MJP 2500
Технология: MJM
Рабочая камера: 295 x 211 x 142 мм
Разрешение: 800 x 900 x 790 точек на дюйм
Толщина слоя: 32 мкм
Цена: 3 030 000 рублей
Многоструйный принтер компании 3D Systems, предназначенный для печати литьевых заготовок материалами VisiJet и функциональных деталей - пластиками.
MJP уступает стереолитографическим принтерам в компактности - он значительно крупнее и не может быть размещен на рабочем столе, но это компенсируется скоростью печати и большей рабочей областью.
3D Systems ProJet MJP 3600W Max
Технология: MJM
Рабочая камера: 298 х 183 х 203 мм
Разрешение: до 750 x 750 x 1600 DPI
Толщина слоя от: от 16 мкм
Точность печати: 10-50 мкм
Цена: 7 109 000 рублей
ProJet 3600W Max - усовершенствованный вариант модели ProJet 3500 CPX, специализированного 3D-принтера для печати литьевых восковок. Это промышленные 3D-принтеры, используемые на производствах в режиме беспрерывной работы, с большой платформой и высокой производительностью. В принтерах данной серии использована технология многоструйного моделирования (Multi Jet Modeling, MJM), которая увеличивает скорость работы и позволяет использовать специально предназначенные для нее материалы VisiJet.
Используемый в нем новый воск M3 Cast отличается высокой прочностью, модели из него не ломаются в руках при отделении от платформы или случайном падении, что случалось с моделями распечатанными из его предшественника - Hi Cast.
Стоит материал 95 263 рублей за 1,7кг
Flashforge Hunter - 3D-принтер
Технология: DLP (digital light processing )
Область печати: 120×67.5×150 мм
Толщина слоя: 25-50 мкм (0.025/0.05 мм)
Разрешение: 62,5 мкм (0.0625 мм)
Цена: от 275 000 руб
Hunter - новый DLP 3D-принтер компании Flashforge. DLP - стереолитографическая технология использующая вместо лазера проектор.
Эта технология имеет свои плюсы - DLP-печать быстрее и способна дать большую детализацию на сверхмалых масштабах. С другой стороны - DLP-проекция состоит из пикселей, если необходима идеально гладкая поверхность - лучше выбрать SLA-принтер, например - Form 2.
Flashforge Hunter DLP 3D совместим с третьим поколением стереолитографических смол, что дает пользователю широкий выбор материалов для печати.
В принтере использован DLP-модуль собственной разработки производителя, характеристики которого оптимизированы именно для 3D-печати. Этот компонент обладает большей линейной точностью, чем обычные DLP, предназначенные для бытовых видеопроекторов.
Wanhao Duplicator 7 v1.4
Технология печати: DLP, 405нм
Максимальная скорость печати: 30 мм/час
Максимальная область печати: 120х68х200 мм
Разрешение: 2560х1440 точек на слой
Точность: 0.04 мм
Толщина слоя: 0.035-0.5mm
Вес: 12 кг
Цена: 35 900 рублей.
Wanhao Duplicator 7 - недорогой фотополимерный принтер для того, чтоб попробовать стереолитографию. Недостатки этой модели - низкая стабильность работы, невысокое разрешение и проблемы с повторяемостью “из коробки”.
Фото @Sarah I.E. Monstah
Каждый экземпляр требует времени и внимания владельца, тщательной настройки, иногда перепрошивки для получения внятного результата.
Фото @Simone Rasetti
Хотя, у кого-то и с первого раза получается неплохо.
Фото @ Jin Shina
Собственных смол для печати выжигаемых моделей Wanhao пока не представила, но с этим принтером можно использовать любой фотополимер отверждаемый UV с длиной волны 405 нм, а это стандартная для них характеристика. Например, MadeSolid Firecast или PhotoCentric Castable.
Для работы он вряд ли кому-то подойдет. Но для экспериментов и получения опыта это лучший выбор, учитывая цену.
Сканер необходим в тех случаях, когда нужно создать цифровую копию существующего изделия, для последующего ли тиражирования, или ее изменения и изготовления нового изделия.
Range Vision - Spectrum - 3D-сканер
Разрешение: 0,072 мм
Разрешение камеры: 3,1 Мп
Технология сканера: Оптическая
Точность: до 0,04 мм
Цена: 295 000 руб
RangeVision Spectrum имеет 3 области сканирования и цветные камеры с разрешением 3,1 Мп. Доступны варианты комплектации с поворотным столом и кейсом для переноски. Аппарат разработан и производится в России - возможен заказ дополнительных аксессуаров в сжатые сроки.
Любое изделие распечатанное из фотополимерной смолы требует дополнительной экспозиции - дозасветки. Это можно делать и на ярком солнечном свету, и любыми ультрафиолетовыми лампами, но для стабильности результата целесообразнее использовать полимеризатор.
XYZprinting - Curing Chamber - Полимеризатор
Диапазон излучения: 385 нм
Мощность: 16 Вт
Загрузка объектов: до 1,5 кг
Экспозиция: 1-60 мин
Срок службы диодов: 10 000 часов
Рабочий объем: 180 мм по диагонали, 200 высотой
Вес: 4 кг
Цена: 24 900 руб
Полимеризационная камера XYZPrinting используется для окончательной обработки напечатанных стереолитографическим принтером изделий. Прибор прост в управлении: изделия достаточно поместить в камеру, установить время и интенсивность облучения и подождать несколько минут.
Ультрафиолетовые диоды камеры обладают ресурсом работы 10 000 часов, поэтому она станет полезным и долговечным инструментом. Изделие подвергается излучению равномерно, со всех сторон, благодаря автоматически поворачивающейся на 360 градусов внутренней зеркальной стенке, что позволяет уменьшить время экспозиции и повысить качество обработки.
Хотите больше интересных новостей из мира 3D-технологий?
Подписывайтесь на нас в соц. сетях:
Top 3D Shop - Ваш эксперт на рынке 3D-техники
Еще больше интересных статей
В чем отличия между фермой 3D печати и студией
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Лучший 3D-принтер для начинающих: полное руководство
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Легкая доступность 3D-принтеров сделала это увлечение выгодным для любого...
Дефекты 3D печати - Попробуем ввести классификацию
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Сегодня я решил уходить не в художестве...
Комментарии и вопросы
Про конкурентную цену аналога....
Про капитализм совсем притянут...
Вот по поводу тырить и недовол...
Нету опорного напряжения drv88...
&n...
Добрый день! Постоянно сталкив...
Печатаю модельки лошадей и вот...