Geavanceerde microfusiegiet met 3D-geprinte uitbrandbare harsgietvormen

Microfusie of was-uitgieten is een van de meest gebruikte productiemethoden in de juweliersindustrie en is het oudste bekende gietproces.

Gieten staat toe om metalen replica's te verkrijgen via een gietvorm die gemaakt wordt vanuit een prototype traditionaal gemodelleerd in was. In dit geval worden 3D-geprinte onderdelen met uitbrandbare harsen gebruikt om de wasmodellen te vervangen.

Sieraden kunnen gemaakt worden uit diverse metalen, waaronder goud, platina, zilver en messing, via het gietproces. Hieronder zie je het microfusieproces voor sieraden vanuit 3D-geprinte stukken met uitbrandbare harsen:

1- 3D-printen van het onderdeel

Op basis van ontwerpen gemaakt met CAD-software, moeten de gewenste modellen 3D-geprint worden. Er zijn momenteel een groot aantal uitbrandbare harsen beschikbaar van verschillende fabrikanten. Het gebruik van het ene of andere materiaal hangt af van de gebruikte 3D-printer en de vereiste kenmerken voor de onderdelen.

Afbeelding 1: 3D-geprinte ring met FormLabs uitbrandbare hars. Bron: FormLabs.

Een van de meest populaire 3D-printers voor 3D-printen in de juwelierssector is de Form3 van de bekende fabrikant FormLabs. Deze 3D-printer vereist geen geavanceerde technische kennis en kan daarom zonder moeite gebruikt worden. De Form3 3D-printer beperkt zijn gebruik door alleen materialen te ondersteunen die door de fabrikant ontwikkeld zijn. Dit kan een voordeel zijn, aangezien geen configuratie vereist is en de configuratieparameters en aanpasbare waarden tot een minimum gereduceerd zijn, met alleen het materiaaltype en een paar basisparameters te selecteren. Dit vermindert de foutmarge tot een minimum.

De volgende tabel toont enkele van de meest populaire uitbrandbare harsen en hun compatibiliteit met 3D-printers:

Tabel 1: Uitbrandbare harsen en compatibiliteit. Bron: Filament2print.

Elk materiaal heeft verschillende eigenschappen en vereist verschillende parameters. Echter, ze hebben allemaal een gemeenschappelijk kenmerk: ze zijn ontwikkeld om wasonderdelen in het microfusieproces te vervangen, met een samenstelling die gietingen vrij van residuen garandeert die het eindresultaat van de onderdelen kunnen beïnvloeden.

Eenmaal de onderdelen geprint, moeten ze uitgehard worden als het materiaal dit vereist. Dit hangt af van de samenstelling van de hars en het advies van de fabrikant moet altijd gevolgd worden om een optimaal resultaat te bereiken.

2- Wasboom

Eenmaal de onderdelen uitgehard (in gevallen waar deze stap vereist is), kan de verwijdering van de ondersteuning uitgevoerd worden, altijd met grote voorzichtigheid. Schuurpapier (korrel 400 of hoger) of zelfs een draaiend gereedschap met een polijstbijlage kan gebruikt worden om totale verwijdering van de ondersteuning en een perfecte afwerking te bereiken.

Om de wasboom te maken, wordt een wasbasis genomen en aan een rubberafdeking van de loodgieting gehecht. Kleine cilindrische wasstaven worden aan de wasbasis gelast met een hietgereedschap. De 3D-geprinte onderdelen worden aan het andere uiteinde van de staven gelast.

Afbeelding 2: Gietwasboom. Bron: FormLabs.

Dit proces is vergelijkbaar met dat wat uitgevoerd wordt in microfusie bij het gieten van traditioneel uitgekaarde wasstukken.

3- Gietvoorbereiding

De wasboom met de 3D-geprinte onderdelen in uitbrandbare hars moet in een refractaire staalcilinder geplaatst worden, die in de rubbercilinderafdeking moet passen. In het geval de refractaire staalcilinder gaten heeft, moeten deze bedekt worden door de cilinder in lijfband te wikkelen.

Afbeelding 3: Refractaire staalcilinder mantel. Bron: Formlabs.

Het gietsel moet vervolgens langzaam gegoten worden, altijd vanaf de zijkant van de cilinder om de boom met de 3D-geprinte onderdelen met uitbrandbare hars niet te beschadigen.

Afbeelding 4: Gieten van het gietsel in een refractaire staalcilinder. Bron: Formlabs.

Bij het gieten van het gietsel is het mogelijk dat kleine luchtbellen overblijven die de kwaliteit van de eindonderdelen kunnen beïnvloeden. Daarom is het zeer belangrijk om het ontgassingsproces in een vacuümkamer uit te voeren.

4- Uitbranden

De cilinder wordt in de oven geplaatst volgens de tijd- en temperatuuraanbevelingen van de fabrikant. Tijdens deze tijd brandt de was uit zonder residuen, wat de gietvorm klaarmaakt.

Afbeelding 5: Uitbrandproces. Bron: Formlabs.

Het gewenste metaal moet vervolgens in de gietvorm gegoten worden om de eindonderdelen te produceren.

5- Wassen en polijsten

Na het gieten wordt de gietvorm voorzichtig uit de oven gehaald en in water gedoopt met een tang. Tijdens dit proces smelt het gietsel, wat de metalen onderdelen zichtbaar maakt. Eenmaal gewassen, worden de metalen onderdelen van de boom gescheiden, gepolijst en gepolijst tot de gewenste afwerking bereikt is.

Afbeelding 6: Wasproces. Bron: Formlabs.

Eenmaal gewassen, worden de metalen onderdelen van de boom gescheiden, gepolijst en gepolijst tot de gewenste afwerking.

Afbeelding 7: 3D-geprinte ring met uitbrandbare hars en zilveren ring na het microfusieproces. Bron: Formlabs.

Het gebruik van gietbare harsen in de juwelierssector biedt talrijke voordelen. Onder andere staat het toe om zoveel modellen te 3D-printen als je wilt, snel en met extreme precisie. Dit resulteert in een aanzienlijke reductie van kosten en productietijden.