در اینجا قصد داریم تا بررسی کنیم که آیا می توان چاپ سه بعدی و ریخته گری را با هم ترکیب کرد؟

پاسخ شرکت Intrepid Automation به این سوال بله است. این شرکت معتقد است الگوهای ریخته گری می توانند با سرعت بالا پرینت سه بعدی شوند تا با تولید ریخته گری همگام باشند.

ابتدا این طرح در کالیفرنیا با سیستم DLP آغاز شد و بعد از پنج سال توسعه، این شرکت اولین سیستم های DLP تولید تجاری خود را در سال 2022 رونمایی کرد و نشان داد که ترکیب ریخته گری و چاپ سه بعدی، فرصتی مناسب برا سرمایه گذاری است.

در تصویر زیر براکت ریخته گری را مشاهده می کنید که روی ماشین Range Intrepid Automation ساخته شده است و زمان ساخت این دسته چیزی حدود 50 دقیقه برای هر الگو است.

 

جاستین سوارتز مدیر راه حل های این شرکت توضیح می دهد که چگونه می توان از سفارشی سازی انبوه برای ایمپلنت های پزشکی از طریق ریخته گری استفاده کرد. به عنوان مثال با استفاده از یک زانوی جایگزین می توان ابعاد را با توجه به آناتومی بیمار تنظیم کرد.

نکته مهم این است که ابزارسازی با این نوع طراحی مانع ریخته گری می شود و الگوهای موم استفاده می شوند. الگوی موم با قالبی که الگوی قالب سرامیکی یکبار مصرف ساخته می شود، ساخته می شود. روش کار این گونه است که الگوی موم از قالب سرامیکی ذوب می شود تا بتوان قسمت فلزی ریخته گری را ساخت.

در ابتدای این زنجیره، با استفاده از ابزار، طرح ثابت می شود و استفاده از DLP برای ساختن الگوها باعث می شود تا قالب از فرایند حذف شود. در واقع در این روش آزادی بدون استفاده از ابزار حتی در مواقعی که طراحی برای تغییر قسمتی خاصی لازم نیست، وجود دارد.

Intrepid معتقد است با توجه به پیشروی طولانی، ممکن است طراحی جدید که منجر به از بین رفتن یک ویژگی محبوب در طرح شود، ریسک محسوب می شود. بنابراین طراحان باید محتاطانه رفتار کنند. در این مورد استفاده از چاپ سه بعدی به جای ابزارآلات، این خطر را برطرف می کند. طراحی یک محصول ریخته گری می تواند حتی بعد از معرفی محصول با تغییر طرح الگو، تغییر کند و می توان طراحی را بر اساس خواست مشتری تغییر داد.

در زیر الگوی ریخته پایه موتور آلومینیومی را مشاهده می کنید که پرینت سه بعدی به ریخته گری کمک می کند و مزایای زیادی مانند آزادی در طراحی وتجمیع مونتاژ می تواند به طور کامل در ریخته گری اعمال شود. این کار جایگزین 5 جزء ماشینکاری است و استحکام بالا، مقاومت در برابر خستگی و کاهش جرم  نیز در طراحی لحاظ شده است.

 

الگوهای چاپ سه بعدی جدید نیستند اما با سرعت بالا، تکرار پذیری و صرفه جویی در تولید به طور کلی، فرصت های جدیدی را باز می کند.

سیستم Intrepid به گونه ای است که الگوها را از ترموپلاستیک ها می سازد، بنابراین جایگزین های پرینت سه بعدی برای الگوهای موم قالب گیری شده از موم ساخته نمی شوند.

در تصویر زیراز چپ به راست توالی ریخته گری زمانی که الگوی پرینت سه بعدی است، نشان داده می شود. به این صورت که الگو (تصویر1) در سرامیک (تصویر2) محصور شده است، این الگو می سوزد و قالب سرامیکی با انتهای سخت باقی می ماند و فرم فلزی (تصویر3) که شامل قسمت نهایی (4تصویر) است، ریخته می شود.

 

 Intrepid دو سیستم مختلف DLP که شامل دستگاه Range و Epic است، را توسعه داده است. دستگاه Range بر روی سطحی که در رزین فرو می رود پرینت می کند و امکان چاپ قطعات و دسته های بزرگ و چاپ با الاستومر را فراهم می کند.

 سیستم Epic دارای چندین دستگاه موازی DLP است که قسمت چاپ سه بعدی را از بالا معلق می کند و امکان تولید تمام خودکار قطعات کوچک را فراهم می کند. این دستگاه همچنین امکان درب اتوماتیک برای دسترسی ربات را نیز دارد.

 

سیستم Epic مانند یک سلول تولیدی عمل می کند و دارای چندین پرینتر سه بعدی در یک واحد بسته می باشد. در بالای آن رباتی طراحی شده است که در بالای سیستم حرکت می کند و کارتریج های ساخت را از ایستگاه های مختلف DLP بارگیری و تخلیه می کند.

 

سیستم   Epicبا هشت واحد DLP قادر به تولید الاینرها با سرعت 180 قطعه در ساعت است. قطعات مصرفی پلیمری مانند تراز کننده های دندانی که برای دندان های هر بیمار ساخته می شوند نیز با این روش قابل تولید است.

سیستم های خودکار امکان تولید تعداد زیادی قطعه به صورت متوالی را می دهد. فرم های فلزی که در تصویر زیر مشاهده می کنید، کارتریج های ساخت سیستم هستند و در تولید آن ها از بارکد برای شناسایی قطعات استفاده می شود، رباتی نیز در خارج از سیستم وجود دارد که می تواند کارتریج هایی که از این طریق خارج می شوند، تخلیه کند.

 

استفاده از الگوهای چاپ شده سه بعدی امکانات متفاوتی را ارائه می دهد. در مقایسه با الگوهای مومی، الگوهای جدید سبک تر هستند. پرینت سه بعدی علاوه بر پلیمر قوی تری که برای تولید استفاده می کنند می توانند الگوها ها را توخالی و پراز هوا بسازند. اما این مورد در الگوهای مومی قابل استفاده نیست. با قالب گیری تزریقی می توان فرم های جامد تولید کرد. این الگوها در اتوکلاو ذوب می شوند و می توان گفت یکی از اقدامات صرفه جویانه در ریخته گری، گرفتن و استفاده مجدد از موم ذوب شده است.

اما Intrepid یک ترموپلاستیک به جای موم، برای سوزاندن در کوره طراحی کرده است. رویکرد این تیم برای صرفه جویی در مواد استفاده از الگوهای توخالی است.