Основы цифрового проектирования в 3D-печати и литья

Помимо разработки привлекательного дизайна изделий, мастерам и дизайнерам ювелирных изделий необходимо помнить о параметрах стоимости изделия в процессе изготовления, уделяя пристальное внимание толщине и весу стенок изделия.

Как правило, при конструировании изделия специалисты стараются уменьшить его вес из-за высокой стоимости материалов (драгоценные металлы) и потенциальной износостойкости, сохраняя при этом иллюзию полноценного объема. Снижение веса и толщины стенок позволяет увеличить скорость печати изделий, не влияя на качество, а также уменьшить количество используемого полимера.

Процесс отливки имеет свои собственные особенности, которые мы и рассмотрим. Сам факт 3D-печати модели на принтере Formlabs Form 2 не означает ее пригодности для отливки.

В данном руководстве рассматриваются некоторые основные принципы цифрового проектирования в области ювелирной печати и литья, однако в нем представлена лишь основная информация. Стоит учитывать, что представленная информация является лишь одним из многочисленных подходов к техническим аспектам цифрового моделирования.

Вес и толщина стенок изделия

Как говорилось в 1 руководстве, при методе печати слой за слоем на изделие воздействуют различные силы. При изготовлении более тяжелой детали необходимо усиливать поддержку стенок в ходе процесса печати. При изготовлении легких деталей во внимание принимаются другие параметры, позволяющие произвести успешную отливку детали. При проектировании небольших легких деталей для достижения наилучших результатов следует принимать во внимание рекомендуемую минимальную толщину стенок изделия. Кольцо-образец, представленное ниже, выполнено для демонстрации особенностей характеристик одной и той же модели со стенками различной толщины: 0,3 мм, 0,5 мм и 0,75 мм.
При выборе толщины стенки 0,3 мм проблемным моментом являются значительно вогнутая форма стенок изделия, полученная вследствие воздействия на стенки изделия не только силы отслаивания и потока, но также силы сжатия смолы в ходе процесса отверждения и последующих процессов.

Test_ring1

Полая центральная секция , толщина  стенки 0,3 мм.  Обратите внимание на деформацию поверхностей и неполное заполнение.

С одной стороны изделия форма заполнена не полностью из-за тонкости стенок. При повторении операции возможно полное или частичное заполнение изделия, при этом, однако, невозможно предотвратить его деформацию.
При толщине стенки 0,5 мм мы видим полностью заполненную форму, однако боковые стенки несколько вогнуты и искажены. Мы сделали несколько разрезов вдоль поверхности, наглядно подтверждающих вогнутость поверхности. Для выравнивания поверхности возможно продолжить процесс заливки, что, тем не менее, приведет к критической степени утоньшения стенок изделия, делающим их неспособными выдержать эксплуатацию изделия клиентом.

Test_ring2

Полая центральная секция, толщина стенки 0,5 мм. При выравнивании выявляется контраст с центральной вогнутой стенкой.

Толщина стенки 0,75 мм хороша для данного масштаба, искажения минимальны. Вышеописанные разрезы вдоль поверхности позволяют увидеть незначительные поверхностные впадины, которые могут быть легко заполнены без значительного изменения толщины стенок изделия. В результате мы получаем крепкое кольцо, подходящее для ежедневной носки.

Test_ring3

Полая центральная секция, толщина стенки 0,75 мм.  При выравнивании поверхность остается непрерывной.

Большие детали проектируются с учетом веса изделия, подходящего для печати и изготовления.  При большой массе детали во избежание отсоединения от опоры в ходе отливки требуется более прочная сеть поддержек. С практической точки зрения, изготовление тяжелых деталей сопряжено с большим расходом материалов: как металла для финальной отливки, так и полимеров, используемых при печати. Клиентам также неудобно носить столь тяжелые изделия.

Будучи очень легким, изделие может быть деформировано при отслаивании и отверждении. Слишком легкая деталь не может быть отлита  из-за слишком тонких стенок, которые, как было указано выше,  невозможно заполнить в ходе процесса литья.  Как правило, при ручной обработке ювелирных изделий крупные изделия  проектируются  в виде полых форм с минимальной толщиной стенки, поддерживающей структурную целостность и подходящей для ежедневной эксплуатации.   Браслет   шириной 18 мм имеет толщину стенки 0,9 мм.  Рассмотрим три варианта изделия.  Поверхность первого варианта сплошная, за исключением небольшого отверстия диаметром 3,5 мм, позволяющего проводить внутреннюю очистку изопропиловым спиртом (IPA) и заполнять полую поверхность браслета формовочной смесью для  отливки.

Test_ring4

Цифровая и отпечатанная модель полого браслета с одним маленьким отверстием для заполнения формовочной смесью.  Обратите внимание на опорную структуру, необходимую для сборки данного изделия  (см. нижеследующий Раздел «Ориентация и опора»).

Поверхность изделия, изготовленная на Formlabs Form 2, является гладкой и прочной, что позволяет  сварить пластину, подготавливая ее для окончательной отделки.

К сожалению, данное изделие невозможно отлить.

Основные причины невозможности отливки данного изделия:
Мытье и отверждение: Внутренние части данной формы сложно промыть и закрепить на них полимер, незакрепленный полимер может вступить в реакцию с формовочной смесью тем самым затрудняя процесс отливки.
Формовочная смесь 1: Весьма сложно полностью заполнить внутреннюю часть браслета формовочной смесью, также, даже при полном заполнении, затруднительно извлечь формовочную смесь после литья.
Формовочная смесь 2: При выгорании полимера, большое количество формовочной массы во внутренней части браслета заполняет область ядра, поддерживаемая небольшим количеством формовочной массы в форме цилиндра размером 3.5 миллиметров. . Данная формовочная масса не может служить опорой для ядра, в особенности при вливании металла на высокой скорости при отливке.

Главным отличием рабочего варианта, является добавление большего числа отверстий для обеспечения доступа в полую внутреннюю часть браслета. Данные отверстия могут быть декоративными, а также являться неотъемлемой частью конструкции.

usefull_ring

Цифровая модель полого браслета с несколькими большими отверстиями на внутренней поверхности для заполнения формовочным материалом и отливки.

Рассмотрим ещё 1 вариант. При третьем варианте выстраиваются несколько частей браслета. Данный подход используется при необходимости покрыть всю поверхность изделия или при нанесении перфорированного узора на внутреннюю поверхность изделия в том случае, если толщина отверстий не позволяет произвести цельную отливку браслета.

usefull_ring2

Цифровая и отпечатанная модель полого браслета с декоративной внутренней поверхностью.  На данной модели демонстрируется филигранная перфорированная поверхность, разделенная на несколько частей (выводится одна из шести). При печати изделия как цельной конструкции невозможно заполнить поверхность формовочным материалом.

Следите за нашими новостями и обновлениями.

Ваша команда iGo3D

Наши группы в социальных сетях:

VKontakte

Facebook

Instagram

Остались вопросы?

Свяжитесь с официальным представителем и эксклюзивным дистрибьютором в России!

+7 (495) 232-03-22