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3D打印应用案例

关于蜡3D打印

文章和图片来源:        时间:2024.03.12        点击率:


叫蜡3D打印其实有些误导,因为实际上应被视为间接3D打印。换句话说,3D打印并非用于生产最终部件,而是作为过程中的一个步骤。例如,蜡3D打印可以用来生产作为最终部件模型的蜡模。蜡并非最终部件的材料。它仅用于创建形状,然后被融化。由于蜡的形状最终并不存在,且会“丢失”,因此这种方法常被称为失蜡铸造。




如您所见,失蜡过程是一种铸造过程,能够生产少量精加工步骤的小型、同型铸件。它传统上因其尺寸精度、细节和表面质量而受到高度评价。蜡3D打印有着相同的目标,但区别在于模具是通过3D打印而非手工制作的。


正如提到的,蜡3D打印主要用于制作模具,然后这些模具再制作出金属的东西,无论是贵重金属还是其他金属。蜡的优点在于它几乎不留下残留物燃烧,并且不需要复杂的模具处理。除了特殊的打印蜡之外,还有为同一目的而设计的可燃丝材和树脂。3D技术使得几乎可以打印任何设计,并将铸铁质量与复杂结构相结合。所以,让我们更详细地了解这一过程。



3D打印是如何工作的?

第一步是设计最终部件。这可以通过3D建模软件或扫描要精确复制的对象来完成。接下来,模型将从类似蜡的塑料材料中打印出来。这需要一台能够处理此类材料的特殊蜡3D打印机。


打印支撑可能在设计非常复杂的时候需要,比如当设计包含悬垂和桥接结构时。这些结构在打印后必须移除,并且模型需要清理。小的表面不规则可能需要平滑处理。与3D蜡打印不同的是,传统的失蜡铸造中模型是手工设计和制作的。其它步骤则没有不同。


一旦蜡模型被打印和清理,操作员将其和其他模型附着在一个“铸造树”上。这是一个带有多个固定元素的空心杆,它们被浸没在一个液态质量中。这可能是陶瓷、粘土或石膏,并作为外壳最终的铸模。蜡模型被薄薄的相关材料层所包围,这些材料通过铸造漏斗注入。包围蜡模型的材料层然后必须在烤箱中干燥或烧制。


蜡或蜡塑料融化、流动或烧掉,只留下最终模具部件的绿色形状。然后将融化的最终材料注入这个详细的建筑或最终部件印象中。一旦这固化,模具就被打破。最终的对象然后可以拿在手中。根据应用和材料,它必须在更多或更少的阶段中进行重新加工




3D打印的优点和局限性

蜡3D打印实现高分辨率,准确度约为25微米。然而,准确度也取决于所选择的3D打印过程,不能泛化。虽然3D蜡打印可以为部件实现低公差范围,但这里也必须考虑到相关标准,如VDG标准(包括铸铁材料铸件设计的建设指南)或相关的DIN ISO标准。满足这些标准可能是一个挑战。


这项技术在性价比方面也具有吸引力。3D打印使得以较低成本生产原型和小批量系列成为可能。它在时间方面也提供了优势。按订单定制的模具需要两到十二周的时间来制造和交付。3D打印只需几个小时,具体取决于模型,并且可以直接在现场进行。能够快速重新加工模型意味着可以立即解决困难:3D打印使迭代更加容易。




这个过程在可持续性方面也有优势。在3D打印中,只打印模型所需的材料,因此几乎没有浪费。蜡废料要么无痕迹地焚烧,要么在其他领域重复使用。


如果你选择这个过程,要知道它需要一点耐心,并且不适合大型模型。这是一种间接制造方法,与你可以直接获得部件的其他3D打印过程相比,这将需要更多的时间。



3D打印在哪些领域被使用?

在应用方面,蜡3D打印被广泛使用在许多领域。这些主要是需要精确度、准确性和细节的应用领域。例如,这一过程经常被用于牙科,以创建牙齿印模材料。另一个在医疗领域的例子是髋臼杯植入物的制造。髋臼杯由一个壳状头组成,其表面包含数百个三脚架,即十字形的细巧锚点。


蜡3D打印也用于制造机械工程中的铸铁模型或原始模型。除了模具制造外,这一过程也用于模型制作领域。这使得可以生产收藏品和微型版本。


但最重要的是,在珠宝行业,3D蜡打印证明了其价值。珠宝商使用蜡打印作为模具的模型。通过这种方式,他们可以创建原型和生产前系列产品,然后使用这些模型作为模具,填充贵金属来制作最终的珠宝件。




技术、制造商和材料

创建模型涉及到几个过程。如果使用类似蜡的丝材,可以采用FDM技术。然而,SLA和材料喷射技术更为常见。在立体光刻技术中,使用类似蜡的树脂来打印模具。3D Systems开发了一种称为QuickCast的SLA过程,专为航空工业中打印模型和模具设计。该公司还拥有另一种蜡3D打印过程,即MultiJet Printing。


Prodways是蜡3D打印机市场上另一个重要制造商,其解决方案Solidscape采用滴需技术。然而,该公司最近宣布它将停止在这一领域的活动。粘结剂喷射也适用于蜡3D打印。例如,Voxeljet的打印机产品组合包括VX1000,可以打印蜡、陶瓷和沙子。


因此,各种打印解决方案的制造商也为此目的提供材料是有道理的。正如我们在开始时提到的,用于3D打印的蜡是基于蜡的塑料材料。一般而言,蜡可以分为三类:天然蜡(例如蜂蜡、大豆蜡)、从化石燃料获得的矿物蜡(例如煤油蜡、褐煤蜡)和合成蜡(用于乳霜的聚烯烃蜡,水矽蜡)。后者用于3D打印。

If printing supports are required, two different types of wax must be used. The support wax must have a lower melting point, so that the supports can be melted away, but the wax model remains intact. Manufacturers include 3D Systems, Polymaker and Formfutura.

如果需要打印支撑,必须使用两种不同类型的蜡。支撑蜡必须具有较低的熔点,以便支撑可以被融化掉,而蜡模型保持完整。制造商包括3D Systems、Polymaker和Formfutura。



蜡和蜡3D打印可能代表了增材制造技术和应用中的一个小众领域,但它们提供了其他过程和材料无法实现的解决方案。蜡3D打印在珠宝和其他需要复杂零件细节和结构的行业中特别受欢迎,并提供了广泛的可能性。






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