Материал: Технология машиностроения. Проблемно-ориентированная технологическая подготовка производства энергетических установок и двигателей. Сухочев Г.А., Коденцев С.Н

ны по отдельным частям, а затем склеены. Недостатком технологии является довольно высокая стоимость расходных материалов. Тем не менее, такая технология имеет и преимущества - быстрота получения модели и высокое качество модельного материала с точки зрения собственно технологии литья по выплавляемым моделям: формовки, вытапливания модели и др.

Рис. 7.7. Оболочковая форма и отливка корпуса турбины, полученные по восковой синтез-модели

Особенностью данной технологии является также наличие поддерживающих структур. Поддержки строятся для удержания вытупающих элементов в процессе построения модели. В качестве материала для поддержек используется восковой полимер с низкой температурой плавления, который после построения модели удаляется горячей водой. Современные машины имеют возможность работы на двух модельных материалах – литейном воске и акриловом фотополимере.

При селективном лазерном спекании модели создаются из порошковых материалов за счет эффекта спекания при помощи энергии лазерного луча. В данном случае, в отличие от SLA-процесса, лазерный луч является не источником светового, а – теплового излучения. Воздействуя на тонкий слой порошка, лазерный луч спекает его частицы и формирует твер-

120

дую массу, в соответствии с заданной геометрией детали. В качестве материалов используются: полиамид, полистирол, песок и порошки различных металлов и сплавов. Существенным преимуществом SLS-процесса является отсутствие технологических поддержек при построении модели.

В процессах SLA и MJM при построении нависающих элементов детали используются специальные поддержки, предохраняющие только что построенные тонкие слои модели от разрушения. В SLS-процессе в таких поддержках нет необходимости, поскольку построение ведется в однородной массе порошка. После построения модель извлекается из массива порошка и очищается от его сотатков (рис. 7.8).

PSL (Plastic Sheet Lamination) – построение модели пу-

тем послойного склеивания ПВХ-пленки на 3D-принтерах,

работающих по технологии PSL - Plastic Sheet Lamination. Та-

кие устройства иногда называются LOM-машинами, от

Laminated Object Manufacturing – послойное склеивание пле-

ночных материалов (полимерной пленки или ламинированной бумаги) с последующим формированием (вырезанием) модели с помощью лазерного луча или режущего инструмента. В частности, 3D-принтеры Solido SD 300 относятся к категории самых дешевых RP-машин для быстрого прототипирования.

Рис. 7.8. Модели, полученные SLS

121

Модельным материалом служит полихлорвиниловая пленка толщиной 0,15 мм пяти цветов: полупрозрачная янтарная, красная, синяя, кремовая, черная. Формирование модели производится путем последовательного склеивания слоев пленки и вырезания контура модели с помощью специального лезвия, закрепленного на подвижной головке.

Модель строится на специальной магнитной подложке, устанавливаемой на подвижной вверх-вниз платформе. Клеевой состав наносится на всю поверхность слоя пленки, а в те места, где после построения необходимо обеспечить легкое удаление пленки, наносится защита от клея. То есть тело модели формируется за счет последовательного склеивания пленки, а пустоты остаются не склеенными, чтобы обеспечить легкое удаление излишков из этих пустот в процессе последующей обработки. Защита от клея наносится с помощью специальных карандашей типа фломастеров с различным диаметром стержня (1, 3 и 6 мм). В зависимости от размеров полости модели, которую необходимо сформировать, используется соответствующего размера фломастер.

Модели из ПВХ-пленки могут использоваться в качестве мастер-моделей при литье в силиконовые формы полиуретановых смол, а также восковых моделей для последующего литья металлов по выплавляемым моделям. Точность построения на 3D-принтере в пределах 0,1-0,12 мм на длине 150

ммпо всем координатам.

7.4.Аддитивные технологии при синтезе литейных форм

Литейные формы - это отдельный раздел аддитивных технологий. Особенно широкое развитие получило направление непосредственного выращивания песчаных форм для литья металлов, а также выращивание металлических изделий, в частности, пресс-форм для литья пластмасс. В этих случаях в полной мере происходит практическое воплощение концепции «безбумажных технологий», так как производство изде-

122

лия вообще не нуждается в сопровождении посредством традиционной бумажной документации в виде конструкторскотехнологической документации [8].

Это позволяет изменить традиционный подход обеспечению работ исполнителями. Конструктор и технолог работают не последовательно, а параллельно и поочередно. В ряде случаев конструктор-разработчик выполняет функцию технолога, создавая параллельно с CAD-моделью детали CADмодели технологической оснастки для литья детали.

Для производства песчаных литейных форм используется две разновидности AF-технологии:

послойное спекание плакированного песка лазерным

лучом;

послойное нанесение связующего состава или Inkjetтехнология.

Первая технология - это разновидность упомянутой выше SLS-технологии, с тем отличием, что в качестве модельного материала используется литейный силикатный или циркониевый песок, предварительно плакированный полимером.

После спекания получается так называемая предварительная непрочная «грин-модель», которая требует весьма аккуратного обращения при очистке. Для обеспечения этого процесса, очищенные места сразу же обрабатывают газовой горелкой, создавая более прочную корку. После очистки фрагменты формы помещают в прокалочкую печь и окончательно при температуре до 350 °С укрепляют весь объем формы.

Вторая технология аналогична MJM-технологии, отличаясь тем, что на рабочую платформу впрыскивается не Основной рабочий материал, а связующий состав. Конструкционный литейный песок в последствии подается и разравнивается на рабочей платформе послойно с шагом 0,2-0,4 мм аналогично тому, как это происходит в SLS-системах. При этом дополнительной термической обработки формы не требуется.

123

Независимо от метода построения собственно формы, алгоритм действий конструктора или технолога практически одинаков. Последовательность операций выглядит следующим образом:

создается CAD-модель изделия (см. рис. 7.9);

назначаются припуски на обрабатываемые механически поверхности;

в соответствии с технологическими рекомендациями проектируется литниковая система, которая сочленяется с основной CAD-моделью;

Рис. 7.9. CAD-модели блока цилиндров и фрагментов песчаной формы для его отливки

создается модель песчаного блока, которая обычно имеет форму параллелепипеда, а затем туда будет помещена технологическая CAD-модель;

блок разделяется на части в соответствии с размерами рабочей зоны AF-машины;

выполняются негативные отпечатки технологической модели в песчаном блоке или его фрагментах; аналогично методом вычитания формируются модели стержней;

на завершающем этапе проектирования формируются stl-файлы формы.

Следующий этап –технологический цикл AF-машины, которая формообразует фрагменты формы.

124