Как «напечатать» себе кольцо в 21 веке?

Аддитивные технологии не стоят на месте: постоянно появляются новые технологии наложения материала, что влечёт за собой неизбежное расширение области применения 3D печати. Печать уже давно вышла за рамки изготовления безделушек, фигурок и различных формочек для выпечки: её начинают внедрять в производственные процессы, и во многих направлениях она уже себя зарекомендовала. Одно из таких направлений – литьё. 3D печать уверенно входит данную сферу, во многих случаях ускоряя, удешевляя и упрощая процесс.

В данной статье хочу подробнее остановиться на связи между ювелирной промышленностью и АТ.

Есть такая технология печати, называемая сокращённо MJP (Multi Jet Printing). Прелесть данной технологии в отличном качестве поверхности, очень высокой точности печати и в отсутствии привычных для 3D печати поддерживающих структур, которые требуют механической постобработки.     2500Wax от 3D Systems

Данный принтер работает по принципу, который чем-то похож на струйную печать: головка с соплами (около 1000 шт.) проходит по поверхности стола на высоте слоя(в среднем 10-20 мкм), нанося материал, после чего платформа опускается вниз на те же 10-20 мкм, и наносится следующий слой. В данной технологии в качестве поддержки используется вымываемый материал, чаще воск/парафин, что позволяет постобрабатывать изделия без механического воздействия.

Есть различные виды и применения принтеров с такой технологией печати. Один из них – принтер для печати выжигаемых изделий из воска. Принцип такой же, только в данном случае используются два вида воска: основной, который будет конечным изделием и воск поддержки. Отличаются они между собой, зачастую, цветом и температурой плавления.

На данной фотографии белый – вымываемый воск поддержки, фиолетовый – основное изделие.

Физика процесса следующая: жидкость (зачастую спирт) разогревается в ёмкости до температуры плавления материала поддержки (например, 37 градусов) и в течение определённого времени растворяет поддерживающую структуру (вода в данном случае, к сожалению, не подходит, т.к она не смешивается с парафином, а просто расплавляет его, оставляя на поверхности восковую плёнку). Изделия получаются очень детализированными, и единственный их минус – трудная транспортировка в силу хрупкости воска, который сильно сохнет после мытья в спирте.

Опытные ювелиры вручную делают «восковки», но для этого нужен опыт и большое количество времени, но даже при наличии и того и другого, есть изделия, которые практически нереально сделать вручную. К тому же, в данном случае 3D печать даёт отличную повторяемость, что позволяет делать партии, и пока ювелир вручную будет делать одно кольцо – принтер напечатает целый стол таких же.

После обработки ювелирного изделия – оно готово к литью. Его, и множество других «восковок» прикрепляют при помощи паяльника к так называемой «ёлке», на которой располагается множество других восковок, помещают всё это действо в опоку, заливают гипсом, а после застывания через заранее проделанные отверстия выплавляют из формы воск, а в получившиеся пустоты затем заливается металл.

У воска очень низкая зольность, поэтому он не оставляет после выжигания никаких следов. Всё, теперь форма готова для заливания в неё металла.

Ещё стоит упомянуть ювелирные фотополимерные смолы. Суть примерно та же, но при фотополимерной печати практически невозможно избежать поддержек, да и качество печати у них зачастую ниже, чем у MJP печати.

Ниже приведён пример кольца, которое я отливал по восковке, напечатанной на принтере Projet 2500Wax от компании 3D Systems. К сожалению, фотографии восковки перед литьём у меня не сохранилось. На нём ещё есть гравировка, которая была сделана на 3D модели, но на камеру её плохо видно, к сожалению.

Это золото 585То же кольцо, после закрепления камней.Это серебро.

Таким же образом можно печатать не только ювелирные изделия, но и инженерные. В силу того, что инженерные детали зачастую гораздо больше ювелирных – тут не обошлось без ухищрений. Воск для инженерных деталей прочнее, дешевле, имеет не такую шикарную поверхность после печати (но это лишь в сравнении, на самом деле, на глаз вы разницы не заметите). Также для удешевления программа перед печатью может опустошить изделие изнутри и заполнить его с меньшей плотностью (или как вашей душе угодно), что позволяет значительно сократить объём, а, как следствие, и стоимость. Но как бы не ухищрялись производители ПО и принтеров, цена на печать инженерных изделий из воска для последующего литья слишком высока и, в большинстве случаев, не может конкурировать с фотополимерной печатью.

Информации, конечно, очень много, и в одной статье изложить это всё вряд ли получится, но что мы имеем в сухом остатке? Отличная технология, в которой из плюсов можно отметить:

● отличную повторяемость изделий, возможность изготавливать серию изделий;

● очень высокую точность печати;

● простую постобработку;

● отличную поверхность без танцев с бубном (что нетипично для 3D печати) и очень большой простор для фантазии.

Из минусов:

● высокая стоимость входа — достаточно недешёвое оборудование, из-за чего дома такой поставить сможет не каждый;

● высокая цена на расходники; плюс к этому, материал поддержки который, по сути, вы покупаете чтобы потом его просто выбросить, но это относится ко всей сфере аддитивных технологий (вы можете, конечно, использовать смесь спирта с воском как жидкость для розжига, или лепить из отходов свечки, но вряд ли это окупит затраты).

В будущем, когда хорошо освою технологию, хотелось бы рассказать о вакуумной формовке и применении в ней 3D печати, поэтому не прощаюсь.