Hľadáte spôsob, ako vyrobiť plnohodnotný kovový diel, zložité mechanické komponenty či vlastný rotor pre elektromotor z reálneho kovu?
Klasické odlievanie vyžaduje drahé kovové formy na vstrekovanie voskových modelov a priemyselná tlač z kovu je dostupná len vo veľkých závodoch. Riešením je metóda Lost PLA Investment Casting – odlievanie kovov s využitím vytlačených modelov z PLA filamentu na cenovo dostupnej FDM 3D tlačiarni.
Spojením dostupnej FDM 3D tlače a tradičného zlievarenstva vzniká efektívny postup, ktorý eliminuje zložité obrábanie a vysoké náklady na nástroje. Namiesto drahého voskového modelu si funkčný diel vytlačíte priamo z 3D softvéru z cenovo dostupného PLA plastu.
Spracovaný PLA model sa po vytvorení vtokovej sústavy (napr. vytvorenej z peny alebo plastu) zaleje sadrovou zmesou sadry (Plaster of Paris) a kremičitého piesku v pomere 50:50. Pri následnom vypaľovaní (burnout process) sa organický PLA plast a pena kompletným prehriatím odparia a vyhoria, čím v sadrovej forme zanechajú absolútne presnú dutinu pripravenú pre okamžité vliatie roztaveného kovu.
FDM Lost PLA vs. Tradičný Voskový Investment Casting – Porovnanie riešení
| Faktor | Tradičné Odlievanie (Kovová forma + Vosk) | FDM 3D Tlač (Lost PLA Metóda) |
|---|---|---|
| Náklady na prototyp | Vysoké až extrémne: Vyžaduje obrobenie kovovej formy na vstrekovanie voskových predlôh. | Minimálne: Tlač prebieha priamo z PLA filamentu na FDM tlačiarni bez formy. |
| Príprava a rýchlosť | Týždne: Výroba formy, ladenie vstrekovania vosku a kompletizácia vtokov. | Dni: Tlač PLA modelu, príprava vtokov a odliatie prebieha v priebehu 1–2 dní. |
| Príprava formy a zmes | Špeciálne priemyselné keramické pľušte a viazacie emulzie. | Dostupná zmes sadry a kremičitého piesku (50/50 mix) chladená studenou vodou. |
| Proces vyhorievania | Presne riadené vysokoteplotné pece pre priemyselný vosk. | Vyhorenie PLA a peny pri teplotách cca 260–315 °C (500–600 °F) po dobu niekoľkých hodín. |
| Geometria a presnosť | Obmedzená vybrateľnosťou vosku z vstrekovacej formy. | Presný tvar vrátane osadení pre ložiská, hriadeľ a magnety. |
Proces výroby
1. Návrh 3D modelu a FDM tlač z PLA
Popis: V CAD softvéri (napr. Fusion 360, Rhino) sa navrhne požadovaný diel a následne sa vytlačí na FDM 3D tlačiarni z PLA filamentu. PLA je kľúčový materiál, pretože pri vysokých teplotách čistý plast vyhorí bez zanechania popola.
2. Príprava vtokovej a odvzdušňovacej sústavy (Sprues & Vents)
Popis: K vytlačenému PLA modelu sa pripoja vtokové kanály (vtokový kužeľ pre liatie kovu) a odvzdušňovacie výduchy (umožňujú únik plynov pri liatí). Tieto prvky sa zvyčajne vyrábajú z peny alebo vytvarovaného PLA plastu a prilepia sa k hlavnému modelu.
Vytlačený PLA diel spojený s penovou/plastovou vtokovou sústavou na podložke.
3. Zaliatie modelu do odlievacej zmesi (Investment / Mold Making)
Popis: Model s vtokovou sústavou sa umiestni do formovacej nádoby (napr. papierová alebo kovová krabica/forma) a zaleje sa tekutou sadrovou zmesou. Bežne sa používa zmes sadry (Plaster of Paris) a kremičitého piesku v pomere 50:50 zmiešaná so studenou vodou.
4. Odstránenie bublín a tvrdnutie formy (Vibration & Curing)
Popis: Po naliatí zmesi sa s formou jemne potrasie (alebo použije vibračný stôl / vákuová komora), aby sa uvoľnili všetky zachytené vzduchové bubliny z povrchu PLA modelu. Forma sa následne nechá dôkladne preschnúť a stuhnúť.
5. Vypaľovanie a vyhorenie plastu (Burnout Process)
Popis: Suchá sadrová forma sa umiestni vtokovým otvorom nadol do vypaľovacej pece alebo na horák a zahrieva sa na teplotu cca 260 – 315 °C (500 – 600 °F) po dobu niekoľkých hodín. Všetok PLA plast a pena sa odparia a vyhoria, čím vo vnútri formy vznikne dokonale čistá dutina pripravená pre kov.
6. Liatie roztaveného kovu (Metal Pouring)
Popis: Ešte horúca forma sa v zasadenej nádobe (napr. vedre s pieskom) zaistí proti prasknutiu. Roztavený kov (napr. hliník, bronz či mosadz) sa vleje priamo do vyhriatej formy, kde vyplní celý priestor po vyhorenom PLA modeli.
7. Odbúranie formy a čistenie odliatku (Rozbitie sadry & Post-processing)
Po vychladnutí kovu sa sadrová forma rozbije a odliatok sa vyčistí vodou a drôtenou kefou. Následne sa odreže vtoková sústava, zbrúsia sa miesta spojov a diel sa prípadne obrobí (napr. vyvŕtanie presných otvorov či prebrúsenie dosadacích plôch).
Prečo zvoliť FDM tlač a PLA pre odlievanie do strateného modelu?
Využitie FDM 3D tlače s PLA filamentom prináša pri výrobe kovových odliatkov kľúčové výhody:
- 1. Výborná spaliteľnosť PLA materiálu:Polylaktid (PLA) je termoplast získavaný z obnoviteľných rastlinných zdrojov. Pri dostatočnom zahriatí (cca 260–315 °C / 500–600 °F) kompletným odparením a vyhorením nezanecháva popol ani nečistoty, čím poskytuje čistú dutinu pre kov.
- 2. Nulové náklady na nástroje a formy:Nie je potrebné vyrábať drahé matrice pre vosk. Akýkoľvek zložitejší diel, napríklad rotor s drážkami pre magnety a otvorom pre hriadeľ, sa po úprave v 3D programe vytlačí priamo na FDM tlačiarni.
- 3. Nenáročná príprava odlievacej zmesi:Na zalievanie PLA modelu stačí dostupná sadrová zmes (Plaster of Paris) a kremičitý piesok zmiešaný v pomere 50:50 so studenou vodou. Pred vytvrdnutím sa vibrovaním odstránia vzduchové bubliny.
- 4. Dostupný proces vyhorievania a liatia:Vyhorenie PLA výtlačku a penových vtokových kanálov prebieha priamo vo vyhrievanej peci alebo na horáku. Následne sa ešte horúca forma stabilizuje v piesku a zaleje roztaveným kovom.
Získajte kovové diely pomocou FDM a PLA tlače
Potrebujete vyrobiť prototypový kovový diel bez drahých foriem? Navrhujeme a tlačíme presné FDM modely z PLA určené pre odlievanie do strateného modelu.
- Optimalizácia tlače pre vyhorenie: Nastavenie výplne, hrúbky stien a orientácie výtlačku z PLA.
- Návrh vtokovej sústavy: Doplnenie vtokov a odvzdušňovacieho kanála pre správne zatečenie kovu.
- Presnosť a funkčnosť: Výroba dielov s presnými otvormi pre hriadele, ložiská či magnety.
Neinvestujte do drahých obrábaní ani neefektívnych foriem. Objavte silu spojenia FDM 3D tlače z PLA a presného zlievarenstva.