3D-принтер для послойного изготовления литейных форм и стержней

3D-принтер предназначен для автоматизированного послойного изготовления разовых литейных форм и стержней из песчаной смеси непосредственно по CAD-данным, минуя этап производства модельной оснастки. Оборудование работает по технологии струйного нанесения связующего (Binder Jetting), которая позволяет получать высокоточные песчано-полимерные формы сложной геометрии для последующей заливки металлов — от алюминиевых и магниевых сплавов до сталей и чугунов. Установка может применяться как в научно-исследовательских целях, так и в составе крупных машиностроительных производств.

Принцип работы

Технологический процесс построения формы или стержня полностью автоматизирован и состоит из следующих этапов:

1. Инженер-технолог создает цифровую 3D-модель (CAD) будущей формы или стержня в программе для проектирования.

2. Оператор выполняет виртуальную раскладку 3D-моделей стержней в рабочем пространстве бункера с помощью специализированного ПО установки.

3. На рабочей поверхности формируется основание из слоев песка, служащее базой для дальнейшего построения модели.

4. Дозатор принтера подает нужное количество песка, предварительно смешанного с отвердителем (компонент А), и распределяет его по рабочей поверхности. Многоструйная печатающая головка наносит связующее (смолу, компонент В) строго в соответствии с контуром текущего слоя. Размер одной капли связующего составляет 80 микрометров, что обеспечивает высокую точность. Толщина слоя может варьироваться, а каждый слой печатается за 18–20 секунд.

5. После формирования каждого слоя платформа опускается на высоту следующего слоя, и процесс повторяется. Один стержень может состоять из нескольких сотен слоев.

6. По окончании построения рабочий бункер направляется на участок очистки, где происходит извлечение стержней, удаление несвязанного песка пылесосом и финишная очистка формообразующих поверхностей.

7. После очистки формы направляются на участок контроля собираемости и проверки геометрии.

Конструктивные и функциональные преимущества

• Изготовление без модельной оснастки. Технология позволяет изготавливать формы и стержни непосредственно по CAD-данным, полностью исключая этап производства модельной оснастки (стержневых ящиков и моделей). Традиционный цикл изготовления оснастки занимает от 1 до 3 месяцев и более; 3D-печать сокращает этот срок в 2-3 раза.
• Высокая геометрическая сложность. Возможность создания форм и стержней с внутренними полостями, тонкими стенками и сложной конфигурацией, недоступной для классических методов формовки. Отсутствие необходимости в поддерживающих конструкциях позволяет печатать изделия практически любой сложности.
• Высокая точность и качество поверхности. Точность печати достигает ±0,2–0,5 мм, качество первой отливки соответствует 14 квалитету точности и шероховатости не менее Ra 12,5.
• Гибкость и оперативность изменений. При изменении конструкторско-технологической документации достаточно внести правки в CAD-модель формы, и новый комплект стержней можно изготавливать в течение нескольких часов без переоснащения производства.
• Совместимость с традиционными материалами. Технология использует стандартные формовочные пески и смолы, применяемые в литейной промышленности, и полностью совместима с традиционными процессами литейного производства.
• Высокая производительность. Производительность установки позволяет создавать до 15 напечатанных моделей в сутки, что в 3 раза выше показателя при ручной формовке. Возможна одновременная печать нескольких форм или полуформ и стержней в одном цикле.
• Снижение трудоемкости и численности персонала. Трудоемкость технологической подготовки производства сокращается в 5–10 раз за счет автоматизации процессов, управления на основе компьютерных технологий и повышения уровня квалификации персонала до инженерного.

Опциональные модификации и возможности

• Габариты рабочего бункера. Выбор модели с различными объемами построения — от компактных (1200×750×500 мм) до крупноформатных (2500×1500×1000 мм и более).
• Толщина слоя. Настройка толщины наносимого слоя в диапазоне от 0,3 до 1,0 мм в зависимости от требуемой точности и производительности.
• Тип связующего. Использование различных составов связующих (фурановые смолы и др.) в зависимости от требований к прочности и технологическим свойствам формы.
• Система регенерации песка. Возможность повторного использования неотвержденной песчаной смеси.
• Интеграция в производственную линию. Встраивание установки в общий технологический цикл предприятия с автоматизацией загрузки, выгрузки и транспортировки форм.
• Программное обеспечение. Расширенные модули для оптимизации раскладки, контроля параметров печати и мониторинга процесса в реальном времени.

Области применения

• Опытное и мелкосерийное производство. Быстрое изготовление опытных образцов и небольших партий литых деталей без затрат на оснастку.
• Крупносерийное и массовое производство. Изготовление форм и стержней для отливок из алюминиевых, магниевых сплавов, сталей и чугунов в рамках крупных машиностроительных предприятий.
• Авиационная и аэрокосмическая промышленность. Производство сложных тонкостенных отливок, в том числе крупногабаритных.
• Автомобилестроение. Изготовление форм и стержней для блоков цилиндров, головок блока, корпусных деталей.
• Энергетика и судостроение. Производство крупных отливок для насосов, клапанов, турбин и других ответственных узлов.
• Научно-исследовательские учреждения. Отработка новых конструкций, анализ литейных форм и масштабирование прототипов.