הדפסה תלת מימדית של מתכת, ויציקה בשעווה נאבדת

December 26, 2017

על מנת לייצר חלקים בעלי גיאומטריות מורכבות ממתכת יש צורך במספר רב של שיטות ייצור קונבנציונליות וכן בעלות כספית גבוה ובזמן עבודה רב.

 

באמצעות הדפסה תלת ממדית ניתן לייצר חלקי מתכת בעלויות נמוכות יותר ובזמן קצר יותר, ישנן מספר טכולוגיות הדפסה עבור מתכת אשר מחולקות לשלוש שיטות עיקריות:

 

הדפסה ישירה

 

שתי הטכנולוגיות הנפוצות בשיטה זו הן:

 

1. DMLS - direct metal laser sintering – שיטה זו היא למעשה הרחבה של טכנולוגית הסינתור הסלקטיבי הנפוץ יותר עבור פולימרים (Selective Laser Sintering (SLS, בטכנולוגית ה DMLS מסנתרים שכבה דקה של אבקה מתכתית באמצעות קרן לייזר, לאחר בנייה של שכבה אחת החלק הנבנה מכוסה בשכבה נוספת של אבקה ותהליך הסניתור חוזר על עצמו שכבה אחרי שכבה עד שלבסוף מתקבל דגם שלם. בשונה בתהליך SLS עבור חומרים פלסטים שבו אין צורך בהוספת תמיכות מיכוון שהחלק נבנה בתוך תווך אבקתי שמעניק תמיכה מספקת, בתהליך הDMLS יש צורך בשימוש בתמיכות עקב משקלו הרב של דגם המתכת

 

2. EBM - Electron beam additive manufacturing - הדפסה באמצעות קרן אלקטרונים היא שיטת הדפסה שבה קרן אלקטרונים מתיכה בצורה נקודתית זרם של אבקה מתכתית או פילמט מתכתי (בדומה לפילמט ריתוך), המתכת מתמצקת בצורה מהירה מאוד ויוצרת שכבה דקה, כאשר קרן האלקטרונים נעה לאורך מסלול היא יוצרת שכבה מתכתית, ע"י חזרה על התהליך נבנה הדגם שכבה אחר שכבה.

 

מדפסות מהסוגים הללו הן יקרות וכן מצריכות ציוד נלווה לטיפול באבקות ולהגנה מפני חמצון אבקת המתכת. אולם בשיטות אלו החלק מיוצר בצורה מהירה בתהליך בודד.

 

 

ישנן שיטות נוספות ותיקות יותר הכוללות מספר שלבי ייצור

 

הדפסה חצי ישירה

 

 

בשיטות אלו במקום שימוש בקרן לייזר או קרן אלקטרונים בשלב האבקה משתמשים בחומרים מאחדים (binders) אשר יוצרים מהמתכת גוף ירוק (green body) פריך ופורוזיבי, את אותו גוף ירוק מעבירים לתנור על מנת ליצור איחוד מלא יותר.ולחזק מעט את החלק.

 

השלב הבא הוא מילוי הגוף הירוק במתכות שונות כגון ברונזה אשר ממלאות את הפורוזיובות בחלק ומקנוה לו תוכנות מכאניות טובות בהרבה מאשר הגוף הירוק.

 

 

הדפסה עקיפה

 

 

השיטה האחרונה לייצור חלק מתכתי מהדפסה היא באמצעות יציקת מתכת של דגם שהודפס מחומרים לא מתכתיים כדוגמת שעווה.

 

טכנולוגית יציקה באמצעות שעווה נאבדת (Lost Wax Casting) הינה שיטת יציקה שבה יוצרים דגם בעל גיאומטריה מורכבת מחומר אשר קל לעבד אותו דוגמת שעווה, לאחר מכן מצפים את חלק השעווה בחומרים קירמיים המתקשים ויוצרים קליפה קירמית חזקה ועמידה בחום.

 

בעזרת תנור מוציאים את השעווה מתוך התבנית הקרמית ולתוך החלל שנוצר שופכים מתכת מותכת.

 

לאחר התמצקות וקירור המתכת שוברים את התבנית הקירמית ומחלצים מתוכה את דגם המתכת שהוא בעל גיאומטריה זהה לדגם השעווה הראשוני, יתרונות שיטה זו היא קבלת חלקי מתכת בעלי גיאומטריה מורכבת, השימוש בשיטת השעווה הנאבדת נפוץ בתחומים רבים, מייצור תכשיטים ועד ייצור של להבים למנוע סילון.

 

באמצעות מדפסת תלת מימד מתאימה ניתן להדפיס חלקים מפולימרים דמויי שעווה ולאחר מכן ליצור תבנית קירמיית מתאימה עבור החלקים באותו האופן כמו כל חלק שעווה אחר ולבסוף לצקת מתכת לתבנית ולקבל חלק מתכתי אשר נוצר מחלק מודפס.

 

 

יתרונות השימוש ביציקה בשעווה אבודה לקבלת חלק מתכת:

 

1. חופש בייצור גיאומטריות מסובכות אשר לא ניתן לייצר שיטות אחרות

 

2. במקומות בהם מיוצרים חלקים ביצור המוני יש צורך בשיטות הזרקה על מנת לייצר את חלקי השעווה (בדומה להזרקת פלסטיק). אם רוצים לייצר חלק שונה יש צורך בתבניות מתכת יקרות עבור כל חלקים חדשים, בהדפסה תלת ממדית ניתן לדלג על כל השלבים שמצריכים עיבוד של שעווה ולקבל ללא מכונות הזרקה ותבניות יקרות חלק שעווה חדש מוכן ליציקה ובדיקה

 

 

Share on Facebook
Share on Twitter
Please reload

Featured Posts

I'm busy working on my blog posts. Watch this space!

Please reload

Recent Posts
Please reload

Archive