Все о 3D-печати воском: от идеи до готового продукта

Воск, пожалуй, один из самых первых материалов, наряду с камнем и бронзой использовавшихся людьми. Он легко обрабатывается, из него можно буквально руками вылепить что-нибудь и так же легко расплавить у костра или на солнце.Чуть позже из воска стали делать свечи. А после, с развитием гончарного дела и металлургии, воск стал использоваться как вспомогательный материал для изготовления более сложных изделий. Сперва из воска изготавливался прототип будущего изделия. После эта заготовка обливалась несколькими слоями глины или гипса. Эту многослойную конструкцию сушили и воск вытапливали. Получалась твердая форма, в которую можно заливать расплавленный металл. 

Такой метод называется литьем по выплавляемым моделям (ЛВМ). В наши дни этот процесс не претерпел больших изменений, но стал более технологичным и быстрым благодаря современным материалам и контролируемым параметрам изготовления восковой модели. 

Вместо долгого вырезания модели вручную или литья расплавленного воска в специальную форму, вы проектируете детали с использованием САПР и печатаете их на 3D-принтере непосредственно из воска. Существуют специальные программы для различных областей в промышленности, стоматологии и ювелирном деле, так что вам даже не понадобятся продвинутые навыки моделирования. Вы также можете сделать реверс-инжиниринг детали, отсканировав ее при помощи 3D-сканера и загрузив в свое ПО для моделирования.

3D-печать позволяет легко создавать уникальные модели. Например, если вам нужно сделать несколько однотипных деталей, на каждой из которых будет нанесен уникальный номер, или похожие детали небольшим изменением какого-то элемента, то литье в формы не подойдет, а вырезание вручную займет очень много времени. Вместо этого вы можете в течение нескольких часов создать множество деталей на восковом 3D-принтере и у каждого изделия будет свой уникальный вид. Более того, вы можете напечатать все эти детали за один раз, сэкономив тем самым огромное количество времени. 

Исключение этапа литья заготовок (или их вырезания) и переход на 3D-печать означает не только то, что вы можете перейти от цифровой модели к окончательному металлическому изделию за считанные дни вместо недель или месяцев, но и существенно снизить затраты. Компания 3D Systems, производитель 3D-принтеров, утверждает, что это позволяет сократить затраты на создание литейных моделей на 95%.

Кроме того, с тем же цифровым файлом вы можете создать 3D-модель из пластика, которая также послужит прототипом для оценки формы и размеров изделия. Ваш 3D-принтер может не ограничиваться созданием только восковых моделей. В зависимости от модели принтера вы также можете изготавливать инструменты, приспособления и оснастку для вашего производства из прочных полимеров промышленного уровня.

Технологии 3D-печати

Глобально их можно разделить на 3 метода:

- Из твердого материала;

- Из жидкого материала в ванне;

- Струйное нанесение материала.

К первому методу можно отнести технологии FDM и SLS. Материал для FDM-технологии используется в виде прутка и подается на печатаемую поверхность через горячий экструдер. FDM-печать воском применяется только на персональных принтерах. При такой печати используется специальный филамент из смеси воска и полимеров, которые обладают низкой зольностью. Это достаточно сложный, но более экономичный вариант печати из воска. Более того, вашим моделям потребуется постобработка для удаления слоистости и следов от поддержек. 

Печать из воска по технологии SLS – пока новое направление и применяется довольно редко. Но такие решения тоже существуют. Для этой технологии используется воск в форме микрогранул, которые спекаются лазером в камере печати слой за слоем. 

Технологии SLA, DLP и LCD. В этих технологиях используется ванночка с жидким фотополимерным материалом, в которой происходит печать. При освещении смолы светом с определенной длиной волны материал полимеризуется и отверждается. В SLA-технологии для печати используется лазер, в DLP источником света является проектор, а в LCD технологии излучатель ультрафиолета светит на всю область печати. В то время как между ним и ванночкой располагается ЖК-матрица, которая ограничивает это излучение нужной геометрией слоя. В зависимости от конструкции принтера, во время печати платформа с деталью может либо погружаться в ванну с фотополимером, либо, наоборот, подниматься на платформе вверх. SLA и DLP технологии примерно сопоставимы по качеству печати и представлены как в персональных, так и в промышленных машинах. LCD 3D принтеры не могут быть такими же большими по площади печати, как промышленные из-за размера экрана. При этом, благодаря невысокой цене, прочно заняли нишу фотополимерных принтеров для домашнего использования.

Струйная печать — это еще один метод 3D-печати, при котором фотополимер наносится на поверхность через микросопла и мгновенно отверждается ультрафиолетовым светом. Основная технология, использующая такой метод, – Multijet Printing (MJP). Эта технология использует две печатающие головки для нанесения разных материалов. Один из них является основным материалом детали, а другой — материалом-подложкой, который в дальнейшем вытапливается, оставляя после себя гладкую поверхность. Это упрощает процесс, поскольку пропадает необходимость удаления поддержки вручную. Кроме того, эта технология обеспечивает исключительно высокую детализацию, часто невозможную для выполнения другими методами. 3DVision использует технологию печати воском на собственном производстве с помощью профессионального оборудования ProJet 3500 CPX Max от компании 3D Systems, а также 3D-принтера FlashForge WaxJet 410, которые позволяют создавать модели с гладкой поверхностью, не требующих дополнительной обработки. В режиме максимальной четкости XHD изделие печатается толщиной всего 16 мкм с разрешением 694×750×1600 dpi по осям XхYхZ.

Компания 3D Systems предлагает ряд других восковых 3D-принтеров, помимо упомянутого ProJet 3500 CPX Max. Один из них – ProJet MJP 2500W PLUS, который обладает высоким разрешением 1600 x 900 x 790 dpi. Этот принтер позволяет создавать продукты с высокой точностью и гладкими поверхностями благодаря минимальной толщине слоя в 8-16 мкм. Еще один вариант – ProJet MJP 300W. В режиме печати ZHD он имеет разрешение 1200x1200x3200 точек на дюйм при толщине слоя 8 мкм. Также 3D-печать воском выполняет новинка – WaxJet 510 от компании FlashForge. Эта модель оснащена областью печати размером 289х208х100 мм и печатает с высотой слоя 15 микрон. Более того, оптимизированная технология этого принтера помогает свести к минимуму отходы воска, что повышает эффективность печати и снижает затраты.

Материалы

Рассмотрим материалы. Они не все одинаковы и отличаются своими свойствами.

В отличие от чистого воска, современные материалы разработаны так, чтобы быть более стабильными в процессе печати и сгорать с меньшим количеством золы.

Что следует учитывать при выборе материала:

1) Время плавления: сколько времени занимает плавление или полное выгорание воска из вашей формы.

Уровень зольности: восковые материалы с низким уровнем зольности оставят внутри вашей формы ничтожно малое количество золы и сажи после выгорания, в то время как другие могут потребовать тщательной очистки формы. Если для вас важна высокая детализация изделий или их форма имеет сложную структуру, выбирайте воск с низкой зольностью.

2) Усадка: Все воски и воскоподобные материалы немного уменьшаются при остывании. Этот процесс называется усадка. Вам следует учесть этот фактор при выборе материала. Важно знать коэффициент усадки, который должен быть указан в техническом описании материала.

3) Влагопоглощаемость: Большинство фотополимерных смол и также филаменты поглощают влагу, если оставить их в открытой упаковке. Поэтому, выбирая воск для печати, используйте небольшую упаковку, если пользуетесь этим материалом нечасто, а также храните его в прохладном сухом месте в закрытой упаковке.

Восковые филаменты доступны для вашего 3D-принтера FDM. Они разработаны специально для использования при создании форм для литья. Все характеристики, указанные для фотополимеров выше, также актуальны и для восковых филаментов. Кроме того, стоит обратить внимание на рекомендации производителя по печати. В технологии FDM сложности при печати воском могут возникнуть из-за слабой адгезии материала к столу и хрупкости филамента, поэтому этот материал не рекомендуется для начинающих.

Если вы хотите создать формы для литья с использованием своего FDM 3D-принтера, рассмотрите возможность использования специализированных восковых филаментов для оптимальных результатов.

Сферы использования и требования для изделий, напечатанных из воска

3D-печать воском актуальна для различных отраслей, связанных с литьем металла или пластика. Каждая отрасль имеет свои спецификации и, следовательно, разные требования к используемым материалам. Требования для литья металлических ювелирных изделий существенно отличаются от производства медицинских изделий или, скажем, форм для самолетных винтов. 

Ювелирные изделия

Для литья ювелирных изделий необходимо, чтобы модель из воска была с высокой детализацией. Струйная печать позволяет получить непревзойденную детализацию, а печать нескольких деталей позволяет в один запуск принтера изготавливать несколько моделей сразу.

Зуботехнические изделия

Работа в зуботехнической сфере немного сложнее, чем в других отраслях. Любой зубной врач или специалист в зуботехнической лаборатории знает, что есть огромная разница между наглядными пособиями и уникальными изделиями для непосредственного использования пациентами.

Для создания биосовместимых зуботехнических изделий, которые будут соприкасаться с ротовой полостью или кожей пациента, необходимы особые материалы, прошедшие сертификацию в соответствующих регулирующих органах. При выборе воска для печати и изготовления зуботехнических изделий убедитесь, что материалы являются биосовместимыми.

Вам не обязательно иметь 3D-принтер, чтобы воспользоваться всеми преимуществами, которые предлагают восковые материалы. 3DVision имеет многолетний опыт в области 3D-печати, предлагая профессиональный подход к каждому проекту. Наша компания предлагает услуги по печати восковых моделей для различных отраслей, включая промышленность, ювелирную и медицинскую. Кроме того, мы осуществляем продажу восковых 3D-принтеров. Команда 3DVision учитывает индивидуальные потребности и пожелания каждого клиента и обеспечивает тщательный контроль качества на каждом этапе производства. Используя современное оборудование и материалы, мы можем гарантировать высокое качество конечного продукта. 

Оформить заказ можно любым удобным способом: 

- связавшись с нами по телефону +7 (800) 333-07-58 

- отправив запрос на mail@3dvision.su

- заполнив форму заявки на сайте

Реклама. OOO "3Д Вижн". ИНН: 7802253640