3d печать в литье

Когда слышишь про 3d печать в литье, первое, что приходит в голову — это быстрые прототипы для демонстрации заказчику. Но на деле всё сложнее. Многие до сих пор считают, что 3D-печать форм — это просто замена деревянным моделям. На самом же деле, если подойти к делу с умом, можно сократить цикл от разработки до отливки в разы. Вот, к примеру, в АО Шаньси Боин Литье мы как-то получили срочный заказ на отливки для промышленных роботов — сроки были жёсткие, а конструкция сложная. И тут без аддитивных технологий пришлось бы туго.

Как мы пришли к 3D-печати форм

Раньше, бывало, неделями ждали, пока модельщики сделают оснастку из дерева или металла. Помню, один раз задержка поставила под угрозу весь контракт на поставку отливок для сельхозтехники. Тогда и задумались: а что, если печатать формы на 3D-принтере? Сначала, конечно, были сомнения — хватит ли прочности, выдержит ли песчаная смесь. Но попробовали на небольших деталях — и понеслось.

Сначала печатали в основном прототипы, но потом перешли на мелкосерийные партии. Особенно выручает при работе с высокопрочным чугуном с шаровидным графитом — там геометрия часто такая, что фрезеровка оснастки выходит дороже самой отливки. Кстати, на сайте https://www.byzz.ru у нас как раз есть примеры таких кейсов — кому интересно, можете глянуть.

Сейчас уже даже не представляю, как раньше обходились без этого. Хотя, конечно, не всё так гладко — бывает, что напечатанная форма даёт усадку чуть больше расчётной, или где-то залипает при выемке. Но это уже мелочи по сравнению с тем, что экономим по 2-3 недели на каждом новом проекте.

Подводные камни при печати литейных форм

Одна из главных проблем — это подбор материалов для печати. Не каждый фотополимер подходит для контакта с расплавленным чугуном — некоторые при первом же контакте дают газовыделение, и в отливке получаются раковины. Пришлось перепробовать с десяток составов, пока нашли оптимальный. Да и с точностью размеров бывают сюрпризы — особенно при больших габаритах.

Ещё момент — проектирование литниковой системы. В классическом литье её рассчитывают годами отработанными методами, а здесь приходится учитывать особенности послойного нанесения материала. Как-то раз сделали всё по учебникам, а форма при заливке не выдержала — треснула по слоям печати. Пришлось пересматривать ориентацию модели в принтере и толщину стенок.

Но самый неприятный случай был с отливками для воздушных компрессоров — напечатали форму, всё вроде бы идеально, а при контроле выявили микротрещины в местах сопряжения элементов. Оказалось, проблема в постобработке — не до конца удалили поддержки. Теперь на это обращаем особое внимание.

Практические кейсы из опыта АО Шаньси Боин Литье

Возьмём, к примеру, отливки для автомобильных двигателей — там требования к точности просто бешеные. Раньше на изготовление оснастки уходило до месяца, а с внедрением 3d печать в литье сократили до 10 дней. Причём не в ущерб качеству — это подтвердили и наши контролёры, и заказчик.

Или вот история с сельхозтехникой — нужны были кронштейны сложной формы. Сделали прототип методом 3D-печати, проверили сборку, внесли корректировки — и сразу в серию. Без этого пришлось бы несколько раз переделывать деревянные модели, теряя время и материалы.

А с промышленными роботами вообще интересно вышло — заказчик принёс 3D-модель, мы за неделю напечатали форму, отлили пробную партию из серого чугуна — и сразу увидели, где нужно усилить рёбра жёсткости. Без такой быстрой обратной связи проект затянулся бы на месяцы.

Когда 3D-печать в литье неоправданна

Не стоит думать, что аддитивные технологии — панацея. Для крупносерийного производства, например, тех же автомобильных отливок, классические металлические формы всё равно выгоднее. Печатать сотни одинаковых форм — это уже перебор, себестоимость зашкаливает.

Также не советую печатать формы для ответственных деталей без предварительных расчётов. Как-то попробовали сделать форму для крана высокого давления — вроде бы всё просчитали, но при гидроиспытаниях отливка не прошла проверку. Пришлось признать — для таких задач пока лучше традиционные методы.

И ещё один нюанс — экономика. Если нужно 2-3 отливки, то да, печать оправдана. А если 50 — уже стоит считать, что выгоднее. Мы в АО Шаньси Боин Литье обычно проводим технико-экономическое обоснование для каждого случая — слепое увлечение новыми технологиями до добра не доводит.

Перспективы и ограничения технологии

Сейчас активно развиваются композитные материалы для печати форм — некоторые выдерживают до 100 заливок, а это уже серьёзно. Правда, стоимость таких материалов пока кусается, но для сложных заказов оно того стоит.

Ещё одно направление — гибридные подходы. Например, основу формы делаем классическим способом, а сложные элементы — печатаем. Так и время экономится, и точность повышается. Особенно актуально для отливок с тонкими стенками и сложной геометрией.

Но главное ограничение — это всё же размер. Наш самый крупный принтер печатает формы до 800 мм — для большинства задач хватает, но для особо габаритных отливок приходится использовать другие методы. Да и точность при больших размерах падает — приходится вводить поправки на усадку и деформации.

В общем, 3d печать в литье — инструмент мощный, но требующий понимания и опыта. Слепо применять не стоит, а вот там, где нужно сократить сроки или сделать сложную геометрию — просто незаменимая вещь. Главное — знать её сильные и слабые стороны, и тогда результаты превзойдут ожидания.