Toepassing van Rapid Prototyping-technologie bij het gieten van investeringen

In de verwerkende industrie, met name in belangrijke industrieën zoals luchtvaart, ruimtevaart, nationale defensie en auto's, zijn de basiskerncomponenten over het algemeen metalen onderdelen, en een aanzienlijk aantal metalen onderdelen zijn asymmetrische, onregelmatig gebogen oppervlakken of onderdelen met een complexe structuur en fijne structuur.

De productie van deze onderdelen gebruikt vaak de methode van desintegratieverwerking of investeringsgieten. Investeringsgieten vereist een mastermal of overgangsmal om metalen onderdelen te repliceren. Het ontwerp en de fabricage van matrijzen is een knelpunt geworden dat de productie van gietstukken beperkt.

Rapid prototyping-technologie kan snel waspatronen opleveren die nodig zijn voor investeringsgieten. Dit lost problemen op in het traditionele gietproces, waaronder de lange voorbereidingscyclus van waspatronen, hoge productiekosten en de moeilijkheid om complexe structuren zoals gebogen oppervlakken te produceren, wat de productie-efficiëntie en productieflexibiliteit aanzienlijk verbetert.

Productieproces van Rapid Prototyping-technologie

• De productietechnologie voor snelle prototyping wordt afgekort als RPM, en omvat vormmethoden zoals SLS, SLA en SLM. Het integreert moderne wetenschappelijke en technologische prestaties zoals CAD-technologie, numerieke besturingstechnologie, lasertechnologie en materiaaltechnologie.
• Anders dan bij traditionele productiemethoden, is het proces van rapid prototyping om eerst een 3D CAD-solid model of oppervlaktemodelbestand van een product te genereren, het solide model om te zetten in het STL-formaat van de RP-bestandsstandaard en de fouten in de bestandsconversie.
• Vervolgens worden de gegevens van elke laag verzonden naar de rapid prototyping-machine. Door gebruik te maken van additieve fabricage en met laser als warmtebron, wordt elke laag achtereenvolgens gesinterd of gesmolten en tegelijkertijd verbonden totdat het hele onderdeel is voltooid.
• De materialen die bij de SLS-vormmethode worden gebruikt, zijn verschillende sinterbare poeders, zoals paraffinewas, kunststoffen, metaalpoeders met een laag smeltpunt of hun mengsels. Het selecteren van de overeenkomstige materialen volgens de procesvereisten, om de snelle productie van fysieke modellen van producten te realiseren.

Gecombineerd proces van snelle prototyping en investeringscasting

Investeringsgieten is de meest nauwkeurige vormmethode van alle gietprocessen, wordt geleverd met een goede herhaalbaarheid en minder vereisten voor latere verwerking van gietstukken. Investeringsgieten vereist het ontwerpen en vervaardigen van waspatronen of andere vervangbare mallen.

Afhankelijk van de complexiteit en afmeting van het gietstuk duurt de productiecyclus doorgaans enkele weken tot enkele maanden. Na het verkrijgen van de mal heeft het nog een week nodig om het gietstuk te produceren. Het grootste deel van de tijd wordt gebruikt om waspatronen en malschalen te bouwen, wat resulteert in dure malkosten en tijdsverbruik, vooral voor productie in kleine volumes.

De RPM-technologie kan direct waspatronen vormen voor investeringsgieten zonder mallen te maken. Het waspatroon gemaakt door middel van laser rapid prototyping (SLS) is gemaakt van paraffinewaspoeder.

Het technologische proces is om een ​​laag poeder op de werkbank te verspreiden en selectief te sinteren met een laserstraal onder besturing van de computer (het holle deel van het onderdeel is niet gesinterd, nog steeds poedermateriaal), en de gesinterde delen zullen worden samen gestold om het vaste deel van het onderdeel te vormen.

Nadat een laag is voltooid, gaat u verder met de volgende laag en wordt de nieuwe laag stevig samen met de vorige laag gesinterd. Nadat al het sinteren is voltooid, verwijdert u het overtollige poeder om het gesinterde waspatroon te verkrijgen.

RPM-technologie wordt gekenmerkt door een breed scala aan materialen. Paraffinepoeder kan worden gebruikt om waspatronen voor investeringsgieten te maken, het keramische poeder kan worden gebruikt om keramische schelpen te bouwen en metaalpoeder kan worden gebruikt om metalen mallen te maken voor het persen van waspatronen.

De toepassing van rapid prototyping-technologie bij het gieten van investeringen kan worden onderverdeeld in drie situaties:

• Het vormen van waspatronen of verloren schuimpatronen, dat wil zeggen prototypes voor investeringsgieten, worden gebruikt voor de productie van kleine series, productontwikkeling of proefproductie van complexe gietstukken.
• Directe schaalvorming voor productie van kleine series.
• Snel prototypen van de master-mal die wordt gebruikt om het waspatroon te vormen, dat wordt gebruikt voor massaproductie.
• Deze methoden lossen het knelpuntprobleem op bij het vervaardigen van waspatronen in het traditionele proces.

Tot slot

Het gebruik van rapid prototyping-technologie om waspatronen te bouwen voor investeringsgieten kan de beperkingen op de vorm van gietstukken en het ontwikkelingsproces vermijden als gevolg van de productie van metalen master-mal, die de ontwikkelingscyclus aanzienlijk kan verkorten, terwijl tegelijkertijd de bespaarde matrijsproductie kosten kunnen worden gebruikt voor de R&D en productie van complexere, uiterst nauwkeurige gietstukken met hoge precisie.

Rapid prototyping en investment casting zijn complementair. Zonder rapid prototyping zal de productie van de master-mal het knelpunt zijn van investeringsgieten. En als er geen investeringscasting is, brengt de toepassing van rapid prototyping ook grote beperkingen met zich mee.