Akár az autóiparról, akár a gépgyártásról van szó, az olyan bonyolult alkatrészek fejlesztési célú vagy kis sorozatú gyártásának, mint a hajtóművek, a sebességváltóházak és a hajtáslánc egyéb alkatrészei, gyorsnak és hatékonynak kell lennie. A hagyományos viaszmintát alkalmazó precíziós öntésnek ebben a tekintetben több gyenge pontja van.

Thomas Peipp szerint – a szakember a viaszmintás precíziós öntésért felelős vezető a Schmolz + Bickenbach Guss GmbH Ennepetalban levő telephelyén – a problémát a kívánt viaszmodellek azonnali elkészítése jelenti, ami költséges fröccsöntő szerszámokat és viaszpréseket igényel. Ezek a szerszámok szinte megfizethetetlenül drágák és időigényesek lehetnek, amikor kis sorozatokhoz vagy fejlesztéshez szükségesek, és ez végeredményben nagyon magas egységárakat eredményez.

Modellek rekordidő alatt

A Voxeljet 3D-s nyomtatási technológiája segíthet az ilyen helyzetekben, és még ezeken túl is. Az augsburgi székhelyű cég modern 3D-s nyomtatói tökéletes modelleket állítanak elő gyorsan, pontosan és gazdaságosan. Ezek a polimetil-metakrilátból (PMMA) készült modellek minden tekintetben helyettesíthetik a viaszmodelleket, hiszen a műanyag modellek gyártása 3D-s nyomtatással nagyon egyszerű, pontos és gyors.

Nincs szükség szerszámokra, mivel a digitális nyomtatási folyamat az alkatrész CAD-es adatain alapul; a 3D-s nyomtató a modellt annak rétegenkénti felépítése módszerével állítja elő kiváló ismételhetőséggel és teljesítménnyel, tekintet nélkül arra, hogy az mennyire bonyolult. A konstrukciók tervezése túlmutathat a jelenlegi gyártási eljárásokon, és a változtatások a CAD adatok újraküldésével rendkívül egyszerűek.

A legújabb Voxeljet nyomtatók 24 óránál rövidebb idő alatt el tudják készíteni egy Francis-vízturbina 500 mm átmérőjű járókerekének műanyag modelljét. Az ehhez használt műanyag a PMMA, amely már 73 °C hőmérsékleten lágyul, és maradék nélkül elég 700 °C-nál magasabb hőmérsékleten. Ez azt jelenti, hogy az alkatrészek alkalmasak olvasztott modellként való használatra viaszmintás öntéshez. A Schmolz + Bickenbach széles körű tapasztalatokkal rendelkezik a műanyag modellek 3D-s nyomtatása területén.

Rétegenkénti építkezés

– A múltban a modelleket a Voxeljet szolgáltatóközpontjában nyomtattattuk ki. A 3D-s nyomtatási technológia előnyei, a folyamatosan növekvő megrendelési volumenekkel együtt azonban arra ösztönöztek bennünket, hogy beruházzunk egy saját Voxeljet nyomtatóba 2013-ban. A VX1000 típusú printerrel viaszmintás precíziós öntést végző üzemünk maximum 1060 mm×600 mm×500 mm méretű és 70 kg tömegű alkatrészek nyomtatással történő előállítására képes. Mostanra még gyorsabb és hatékonyabb támogatást tudunk kínálni ügyfeleink számára – mondta Thomas Peipp.

A modellek réteges építési mód alkalmazásával készülnek: ennek a folyamatnak a részeként műanyag port visznek fel vékony rétegben egy alaplapra, és ezután a modell szelektív nyomtatással készül el oldószer alkalmazásával. Az oldószer biztosítja, hogy a részecskék összetapadjanak egy helyileg korlátozott területen. A kívánt tárgy további rétegek felvitelével és nyomtatásával alakul ki. A nem nyomtatott helyeken levő por megtámasztja a nyomtatott szerkezetet, így még bonyolult, alámetszett, szabad formájú felületek is kinyomtathatók alátámasztó szerkezet nélkül.

A nyomtatási folyamat befejezése után a maradék részecskékből álló anyag eltávolításra kerül a kész modellről, amit aztán viasszal itatnak át. Ez zárt és tiszta felületet biztosít a műanyag modellek számára, és pozitív hatása van a viaszmintás öntéssel készült alkatrészek minőségére.

A műanyag modellek kiszorítják a viaszt

A későbbi kezelési folyamat ugyanaz, tekintet nélkül arra, hogy a modell hagyományos módon viaszból készült-e, vagy 3D-s nyomtatóval állítottuk elő. Az első kerámiabevonatot a modell átvételénél alkalmazott ellenőrzés és a feltöltőfejre való rögzítés után viszik fel. Ezután a modelleket a kemencébe teszik. Mivel a műanyag modellek már 73 °C-on lágyulnak és ennek hatására zsugorodnak, a kerámiahéj nem törik el. Amikor a hőmérséklet eléri, majd meghaladja a 700 °C-ot, a forma teljesen kiég anélkül, hogy bármiféle maradék keletkezne. A modell egyszer használatos jellege magyarázza, hogy miért nevezzük „elveszett modelleknek”.

Az öntőformákat ki kell fúvatni, mielőtt az izzóan forró acél- vagy alumíniumötvözeteket beleöntjük azokba. Az öntőformák kimosása nem követelmény. A hűtési idő leteltével az öntőformákat el kell távolítani az öntő- és betáplálórendszerekkel együtt, az éles sarkokat le kell sorjázni és a nem kívánt felületi hibákat el kell távolítani. Ezt a folyamatot roncsolásmentes ellenőrzések és méret-ellenőrzési lépések követik a vevői specifikációknak megfelelően.

Tekintet nélkül arra, hogy prototípusról, egyedi alkatrészről vagy kis sorozatú gyártásról van-e szó, a 3D-s nyomtatási technológia lehetővé teszi nagyon bonyolult szerkezetű konstrukciók és viaszmintás precíziós öntéshez készülő modellek gyors, könnyű és gazdaságos előállítását. Mindez pedig hatalmas előnyt jelent a precíziós öntéssel foglalkozó szakemberek és különösen a vevők számára.