Литье ювелирных изделий через 3D-печатные модели из выжигаемых фотополимеров

Введение в литье ювелирных изделий через 3D-печатные модели из выжигаемых фотополимеров

Ювелирные выжигаемые фотополимеры в производстве украшений

Ювелирные выжигаемые фотополимеры вошли в технологический цикл производства ювелирных изделий сравнительно недавно. Однако, к несомненным плюсам изготовления 3D-печатных моделей ювелирных украшений относится быстрота их воспроизведения и копирования, которая не влияет на их филигранную точность и наполненность. Использование лазерной 3D печати на 3D принтерах компании Formlabs и специально разработанных 100% выжигаемых смол, таких как Castable Wax Resin и Castable Resin совершенствует процесс изготовления ювелирных украшений.

При литье по выплавляемым моделям полая форма создается из мастер-шаблона, созданного вручную или напечатанного на 3D-принтере, использую ювелирные выжигаемые фотополимеры.

Мастер-шаблон погружается в огнеупорный литейный материал (или «формовочную массу»), который сохнет и затвердевает. Воск или модель, напечатанная на 3D-принтере, выгорает, оставляя негативную форму дизайна. В эту полую полость заливается металл, и получается финальная деталь.
Восковые выкройки для замысловатых украшений сложно изготовить вручную, и в мире, где царит высокий спрос и быстрая мода, изделиям ручной работы может быть трудно поспевать за ними. Современные материалы и доступные 3D-принтеры, такие как Form 3, меняют методы работы производителей и дизайнеров ювелирных изделий, привнося промышленное качество на рабочий стол и упрощая производство и подгонку сложных геометрических фигур, которые когда-то требовали многочасового кропотливого труда.

1. Дизайн для литья

Используйте программное обеспечение CAD, такое как RhinoGold, JewelCAD или 3Design, чтобы превратить ваши модели из концепции в 3D-печатный образец, используя эти передовые методы.
Дизайн традиционных восковых моделей и 3D-печатных моделей из смолы разделяет многие принципы, такие как важность плавного движения материала. По возможности избегайте создания острых углов, которые могут усилить турбулентность. Как и в случае с воском, сориентируйте дизайн так, чтобы он заполнял большие пустоты и меньшие каналы и детали.

Литники

В то время как большие питающие литники можно создать из обычного воска, маленькие литниковые каналы можно напечатать на 3D-принтере, чтобы сэкономить трудозатраты и улучшить заполнение формы до мелких деталей. Подающие литники должны быть прямыми или сужающимися к изделию.
Опоры, добавленные в PreForm, не следует использовать в качестве литников. Если вы собираетесь печатать литники на 3D-принтере, мы рекомендуем включить их в ваш проект CAD.

Филигрань

Исключительная детализация Castable Wax Resin позволяет создавать изделия с замысловатой филигранью. Эти тонкие проволочные сетки сложны, но их можно отлить, применив тщательно разработанную конструкцию литников.
Для печати мелких сеток можно использовать проволоку диаметром от 0,3 мм. Печатная филигрань хрупкая и легко повреждается при снятии опоры. Создавайте филигранные детали, чтобы они были максимально самоподдерживающимися. Литники, напечатанные на 3D-принтере, могут служить двойному назначению, они могут быть опорами, которые снимаются после литья.
Чтобы избежать замерзания металла в этих тонких каналах, добавьте литники, которые подают металл во многие точки обода филигранной сетки.

Большие детали

Formlabs Castable Wax Resin подходит для печати и отливки больших ювелирных изделий и других литых деталей. Преобразуйте вашу конструкцию в тонкостенную оболочку, чтобы минимизировать силы расширения формовочной массы во время выгорания. Для деталей толщиной более 4 мм следует добавить дренажные отверстия, чтобы смола могла вымываться из внутренней полости. Незастывшая смола не выгорит чисто, что приведет к дефектам золы.
Formlabs рекомендует использовать стенки толщиной 0,7 мм для полых корпусов, напечатанных с помощью Castable Wax Resin. Внутри можно также добавить решетчатую структуру для повышения прочности при обращении с крупногабаритными деталями.

2. Распечатка и подготовка детали к отливке

Выкройки украшений можно распечатать большими партиями на настольном 3D-принтере Form 3. Компоновка платформы сборки деталями обеспечивает максимальную эффективность и производительность. После печати в желаемой ориентации выполните следующие действия, чтобы подготовить выкройки для литников и формовки.

Мойка

Тщательная промывка деталей в 90% изопропиловом спирте (IPA) крайне важна для получения чистой отливки. Избыток неотвержденной смолы может помешать отверждению по выплавляемым моделям и вызвать дефекты литья, такие как точечная коррозия.
Дайте деталям полностью высохнуть после их извлечения из ванны IPA. Используйте сжатый воздух, чтобы полностью испарить весь IPA перед последующим отверждением и заливкой. Если детали Castable Wax все еще липкие после стирки и сушки, возможно, вам придется заменить IPA.

Примечание: не оставляйте детали в IPA дольше, чем необходимо. Мойка Form Wash автоматически поднимает детали из IPA, чтобы избежать случайного перемывания и деформации.

Сушка

Полимерная структура детали из смолы должна быть тщательно скреплена излучением с длиной волны 405 нм, чтобы облегчить полное выгорание. Смолы Formlabs отверждаются в различной степени на принтере Form 3, а для некоторых из них требуется стадия пост-отверждения, если они должны быть отлиты по выплавляемым моделям.
Castable Wax Resin не требует дополнительного отверждения и обеспечивает повышенную эффективность литья. Детали из Castable Wax после отверждения могут вызвать небольшую (<1%) усадку.
Пост-отверждайте детали, напечатанные из Castable Resin до тех пор, пока поверхность не станет твердой и жесткой. Вращение деталей обеспечивает равномерное пост-отверждение. Сушка Form Cure будет автоматически вращать детали, но при использовании другого метода может потребоваться вручную перевернуть или повернуть детали во время пост-отверждения. Литьевые детали изменят свой цвет с ярко-синего на темный, матово-синий во время пост-отверждения.

3. Построение “литникового дерева”

Прикрепите пост-обработанные отпечатки к основному восковому литнику с помощью липкого воска. Расплавьте воск, чтобы создать гладкие стыки между каждым напечатанным рисунком и его подающим литником.

Расположите более толстые части внизу, а более тонкие – вверху дерева. Для 3D-печатных деталей может потребоваться немного больше пространства между деталями, чем для традиционного воскового дерева. Если вы отливаете большие детали с «тонкой оболочкой», обязательно заполните все сливные отверстия воском, чтобы предотвратить попадание формовочной массы на печать.

 Поверхностно-активное покрытие

Очень распространенный дефект отливки вызван пузырьками, застрявшими вокруг модели при заливке формы. Недорогие поверхностно-активные покрытия или «дебубблайзеры», такие как Wax Wash, помогают предотвратить прилипание пузырьков к отпечаткам. Покрытие из поверхностно-активного вещества особенно полезно при отливке филигранных моделей, которые склонны к улавливанию пузырьков.
Formlabs рекомендует окунуть дерево с моделями в раствор дебубблайзера и дать ему полностью высохнуть перед заливкой формовочной массы.

4. Подготовка формы

Следующие ниже шаги являются стандартной процедурой для подготовки любой формовочной колбы.
Вакуумная формовочная машина помогает легко, чисто и равномерно перемешивать, дегазировать и выливать паковочную массу. Однако также можно использовать отдельный смеситель и вакуумную камеру.

1.Присоедините к основанию литника колбу для литья. Если колба имеет перфорацию, оберните ее прозрачной упаковочной лентой, чтобы предотвратить вытекание формовочной массы.

2. Смешайте формовочный порошок и холодную дистиллированную воду в соответствии с инструкциями производителя. Добавление немного меньшего количества воды в смесь обычно увеличивает прочность формовочной массы, хотя вязкость также увеличивается (труднее дегазировать). Перемешивайте на медленной скорости, пока порошок не станет полностью влажным.

3. Медленно вылейте формовочную массу по стенке колбы, избегая дерева с моделями. При плавной заливке пузырьки не задерживаются. Используйте вакуумную камеру для удаления пузырьков из колбы. Дайте формовке затвердеть и высохнуть.

4. Осторожно снимите резиновое основание литника с колбы и дайте ему застыть в среде без вибрации в течение 2-6 часов. Следуйте рекомендациям производителя формовочной массы по безопасности. Мы рекомендуем использовать респиратор.

5. Выгорание и литье

Поместите колбу в печь для выгорания и нагрейте, используя рекомендованный график выгорания. Внесите изменения в зависимости от инструкции по формовке, размера колбы и количества печатного материала.
Если вы начинаете выгорание из горячей печи, убедитесь, что колбы отдыхают не менее 5 часов, иначе формовочная масса может треснуть, когда вода расширится и превратится в пар.
Formlabs рекомендует использовать печь с хорошей вентиляцией (с входом и выходом), чтобы обеспечить достаточный воздушный поток по всей камере и безопасно удалить весь испарившийся полимерный материал.

Короткое выгорание
Смола Castable Wax Resin на 20% заполнена воском, что позволяет печатным образцам частично разрушаться на более раннем этапе цикла выгорания, обеспечивая более быстрое время выгорания для моделей Castable Wax.
Кратковременное выгорание ограничено определенной геометрией и более дорогими паковочными материалами, такими как Ultravest Maxx от R&R. Подробности см. в Руководстве по использованию Castable Wax.

Примечания:
• Вентиляция необходима, но это может привести к падению температуры в духовке. Следите за температурой духового шкафа и колбы и корректируйте свой процесс по мере разработки графика выгорания, подходящего для вашего собственного оборудования.
• При использовании активной вентиляции максимально увеличьте приток воздуха, чтобы улучшить циркуляцию воздуха в духовке.
• Если духовка полная, выгорание на колбу будет менее эффективным. Присоедините к духовке кислородный генератор, чтобы увеличить приток воздуха.

Литье
Вынуть форму из печи и отлить металл. Центробежные или вакуумные литейные машины, такие как Neutec J2R (США) и Indutherm серии MC (ЕС), просты в использовании и хорошо управляемы. После заливки тщательно охладите форму в воде и смойте формовочную массу.

Совместимость драгоценных металлов
Formlabs протестировал золотые, серебряные и бронзовые отливки из моделей Castable Wax. Совместимость металлов – это, прежде всего, свойство формовочных масс. Различные металлы требуют различной степени термостойкости от формовочной массы. Для полного выгорания Castable Wax, требуется температура не менее 732 °C. Спросите производителя, если вы не уверены в совместимости рисунка смолы с конкретными формовщиками.

График выгорания фотополимеров

Formlabs предлагает Castable Wax и Castable Resin для литья по выплавляемым моделям ювелирных изделий. Castable Wax Resin призван обеспечить повышенную гибкость графика выгорания, и при использовании Castable Wax литейщики должны в первую очередь следовать инструкциям производителя для их формовочной массы. Castable Resin – это продукт предыдущего поколения, требующий более точного и щадящего режима выгорания.
Ниже приведены рекомендуемые графики для каждого материала для использования с R&R Plasticast с формовочной массой BANDUST.

Ювелирные выжигаемые фотополимеры: Castable Wax Resin, технические свойства:

Ювелирные выжигаемые фотополимеры: Castable Resin, технические свойства:

Контрольный список устранения неполадок:

Смотрите также другие статьи про применение 3D технологий в ювелирном деле:

Литье с использованием вулканизированной резины с 3D-печатными мастер-моделями

Основы цифрового дизайна для 3D-печати и литья ювелирных изделий

3D печать воском: рентабельность 3D печати на примере Castable Wax

Видео по этой теме:

Искусство литья из смол, напечатанных на 3D-принтере. Технологии меняют эту традиционную отрасль. Видео:

Такого совершенства невозможно было бы достичь без 3D-печати. Мне нравится то, что я делаю, и 3D-печать вывела это на новый уровень. Видео:

Вернуться на главную