Önsöz：Modern üretimde, 3D baskıyı geleneksel döküm teknikleriyle birleştirmek bir olasılıklar dünyasının kapılarını açıyor. 3D baskı yoluyla karmaşık tasarımlara ve geometrilere sahip özel kalıplar oluşturma yeteneği, döküm sürecinde devrim yaratmıştır. Bireyler ve endüstriler, eklemeli üretimi kullanarak yüksek kaliteli döküm nesneler üretmede yeni yaratıcılık, verimlilik ve maliyet etkinliği yollarını keşfedebilirler.

Bu makale, 3D baskılı döküm kalıp sanatı oluşturmak için eksiksiz bir kılavuzdur. Fikirlerinizi nasıl hayata geçireceğinizi ve 3D baskı kullanarak nasıl döküm kalıpları oluşturacağınızı keşfedeceğiz.

3D Baskı Teknolojisi Nedir?

3D baskı bir tür hızlı prototipleme teknolojisidir. Bilgisayar tarafından tasarlanan üç boyutlu dijital modeli birkaç düzlem dilimi katmanına ayırır ve ardından toz, sıvı veya filament plastikler, metaller, seramikler veya kumu yapıştırmak için 3D yazıcıyı kullanır. Kompozit malzemeleri dilim desenlerine göre katman katman istifleyen ve son olarak bunları eksiksiz bir nesne halinde istifleyen bir teknolojidir.

Bu teknoloji, dijital modelleme teknolojisi, bilgi teknolojisi, elektromekanik kontrol teknolojisi, malzeme bilimi ve kimya alanlarındaki en ileri teknik bilgileri bir araya getirmektedir ve yüksek teknolojik içeriğe sahip kapsamlı bir uygulama teknolojisidir.

Metal Döküm Nedir?

Metal dökümü yaklaşık 7.000 yıldır yapılmaktadır. Sıcak sıvı metali bir kalıba döküp soğumaya ve sertleşmeye bıraktığınız bir süreçtir. İnsanlar bunu alet, silah ve heykel yapmak için kullanıyordu. İnsanlar bugün hala mücevher ve araba gibi şeyler yapmak için kullanıyor.

Temel fikir, sıcak sıvı metali bir kalıba dökmeniz veya zorlamanızdır. Ardından metalin soğuyup sertleşmesini ve kalıbın şeklini almasını beklersiniz. Daha sonra katı parçayı kalıptan çıkarırsınız. Ancak döküm yapmanın pek çok farklı yolu vardır. En önemli şeyler kalıbın neyden yapıldığı ve sıcak sıvı metali kalıba nasıl soktuğunuzdur.

3D baskı, metal dökümü için kalıp yapmayı daha hızlı ve daha ucuz hale getirebilir. Bu özellikle hassas döküm (kayıp mum dökümü olarak da adlandırılır) ve kum dökümü için geçerlidir. Kalıpları yapmak için kullandığınız kalıpları 3D yazdırabilirsiniz. Ya da kalıpların kendisini 3D yazdırabilirsiniz.

CAD Modelini Tasarlayın

Öncelikle, bilgisayar destekli tasarım (CAD) yazılımını kullanarak kalıbınızın 3D modelini oluşturmanız gerekecektir. Modelinizin, kalıbınızı çıkarmayı kolaylaştırmak için doğru taslak açılarına ve ayırma çizgilerine ve döküm malzemeniz için doğru duvar kalınlığına sahip olduğundan emin olun. Ayrıca, parçanızın dökümünü kolaylaştırmak için kapılar, yolluklar ve havalandırma delikleri gibi kalıp özelliklerini de dahil etmek isteyeceksiniz. Autodesk Fusion®, SolidWorks®, Rhino3D®, AutoCAD®, Tinkercad® ve daha fazlası gibi CAD yazılımlarını kullanarak kalıbınızı tasarlayabilirsiniz.

Tasarımınızı yaparken 3D baskılı kalıp modeliAklınızda tutmanız gereken birkaç şey var. İlk olarak, tasarımınızı basit tutun. İkinci olarak, boş alanları nesnelerle doldurmayın. Üçüncüsü, duvar kalınlığını düşünün. Dördüncü olarak, simetrik bir tasarım seçin. Ve son olarak, son detaylarınızı göz önünde bulundurarak tasarlayın.

Modelin İçi Boş mu Katı mı Olduğunu Belirleme

Döküm süreci, modelinizin içi boş veya katı olmasına bağlı olarak farklılık gösterecektir. Modelinizin içi boşsa, döküm işlemi daha karmaşık hale gelir. Modelin içini destekleyen bir döküm oluşturmanız ve ardından destek yapısını nihai parçadan çıkarmanız gerekecektir. Nihai parçanızın bir yerinde, kürlenmiş reçine gerildiğinde destek malzemesinin çıkarılmasına izin verecek kadar büyük bir delik olacaktır.

Modeliniz katı ise, döküm işlemi daha basittir. Katı nesneler, onları desteklemek için herhangi bir iç yapı gerektirmez. Bu durumda, döküm işleminin 4. adımına geçebilirsiniz.

İçi Boş Modelin İç Yapısını Oluşturma

İçi boş bir modelin içini yapmak için birkaç şey yapmanız gerekir. İlk olarak, içi boş modelden biraz daha küçük bir katı blok yapın. İçi boş modeli katı bloğun üzerine koyun ve ortalayın. İçi boş modeli bir "delik" şekline sahip olacak şekilde değiştirin. Bu, modelin içini katı hale getirecektir. Katı bloğu değiştirilmiş içi boş modelle birleştirin.

Artık içi boş modelin içinin tam bir kopyasına sahipsiniz. Kalıbı yaparken modelin içini yerinde tutmak için, modelin içini kalıbın dışına bağlayan destekler ekleyin. Bu destekleri daha sonra çıkaracaksınız.

Model Etrafında Katı Bloklar Oluşturma

İlk olarak, orijinal modelinizin zaten bir katı olup olmadığını veya bir katıya dönüştürülmesi gerekip gerekmediğini kontrol edin. Modeliniz zaten bir katıysa, bir sonraki adıma geçebilirsiniz. Değilse, kapalı, su geçirmez bir hacim olması için onu değiştirmeniz gerekecektir. Modelinizden çok daha büyük bir blok veya kutu yapısı tasarlayın. Bu blok kalıbın dış sınırı olacak ve modeli çevreleyen duvarları oluşturacaktır. Modeli bloğun içine yerleştirin, ortalandığından ve doğru hizalandığından emin olun.

Model bloklarla çevrelenmeli ve model ile blokların iç duvarları arasında boşluk bırakılmalıdır. Tek ve birleşik bir nesne oluşturmak için blokları ve modeli birleştirin veya bir araya getirin. Bu, blokların kalıbın dış duvarlarını oluşturduğu ve modelin kalıbın içinde olduğu yeni bir 3B modelle sonuçlanacaktır.

Modelin katı bloklarını çevreleyerek kalıp için gerekli olan yapıyı oluşturmuş olursunuz. Blok, nihai dökümün şeklini ve boyutunu tanımlayacak ve döküm işlemi sırasında destek ve muhafaza sağlayacaktır.

Bloğu Tasarıma Göre İki veya Daha Fazla Parçaya Bölün

Dökümün kalıptan çıkarılmasını kolaylaştırmak için bloğu bölümlere ayırmanız gerekebilir. Bu, modelin ne kadar karmaşık olduğuna bağlıdır. Blokları bölerken düşünmeniz gereken bazı şeyler şunlardır: Öncelikle modelin şekline bakın ve ona nasıl ulaşabileceğinizi düşünün. Kalıbı parçalara ayırmayı kolaylaştırmanın ana nedeni, dökümü bozmadan çıkarabilmenizdir.

Dökümün çıkarılmasını zorlaştıracak herhangi bir kama veya şekil yapmayın. Modelinizin şekline baktığınızda, onu nereden bölebileceğinizi düşünün. Örneğin, modeliniz yuvarlaksa, iki yarıyı birbirinden ayırabilmeniz için ortadan en az bir yarığa ihtiyacınız olacaktır. Seçtiğiniz çizgilerin modelin içine ulaşmanıza izin verdiğinden emin olun. Bu, modelin etrafındaki blok sağlam olduğu için modeli sıkmadan veya bükmeden dökümü çıkarmanıza izin verecektir.

Modeli Katı Bloğun İçine Gömme

Simetrik modeli bölünmüş bloğun içine ortalayarak yan yatırın. Bu şekilde blokları bir araya getirdiğinizde modelin her iki tarafı da eşit şekilde kaplanacaktır. Blokları dikkatlice bir araya getirin ve modelin etrafına rahatça oturduklarından emin olun. Doğru hizalandıklarından emin olmak için herhangi bir kılavuz özelliği veya kayıt işareti kullanarak blokları doğru şekilde hizalayın. Kalıp yarılarının doğru şekilde birleştiğinden ve aynı hizada kaldığından emin olmak için yerleştirme pimleri kullanın.

Bu pimler, kalıbı kapattığınızda kalıp yarılarını hizalamanıza yardımcı olacaktır. Döküm malzemesinin akması için ortada büyük bir kanal vardır. Özellikle reçine kalınsa, kanalın reçinenin akmasına izin verecek kadar geniş olduğundan emin olun. Daha geniş kanallar reçinenin daha iyi akmasını sağlar ve döktüğünüzde sıkışmasını veya hava kabarcığı almasını önlemeye yardımcı olur. Kalıbın üstüne oturan ve ekstra reçine tutan bir hazne yapın.

Hazne, sıvı reçinenin kalıba doğal olarak akmasını sağlamak için yerçekimini kullanır. Haznenin boyutu, büyük kanala ne kadar reçine itilebileceğine karar verir ve kalıbı doldurmak için yeterli malzeme olmasını sağlar.

3D Baskıya Başlayın

Şimdi kalıbı yazdırmaya başlama zamanı. Kalıbınızın 3D baskı işlemine başlamak için 3D yazıcınızın iyi çalışır durumda olduğundan ve düzgün kalibre edildiğinden emin olun. Yazıcı yatağının temiz ve düz olduğunu ve baskı kafasında veya ekstrüderde herhangi bir engel olmadığını kontrol edin. Kalıbınız için doğru baskı malzemesini seçin. Döküm malzemesi, istenen kalıp özellikleri (esneklik veya ısı direnci gibi) ve 3D yazıcılarla uyumluluk gibi faktörleri göz önünde bulundurun.

Kalıp baskısı için yaygın malzemeler arasında çeşitli reçineler ve termoplastikler bulunur.3D modellerinizi 3D baskıya hazır hale getirmek için dilimleme yazılımını kullanın. Yazılım bir 3D model dosyası alır ve katman yüksekliği, dolgu yoğunluğu, baskı hızı ve diğer ayarları belirterek yazıcının izlemesi gereken bir dizi talimat oluşturur. Bu parametreleri özel gereksinimlerinize göre ayarlayın. Seçtiğiniz baskı malzemelerini 3D yazıcıya yükleyin.

Bu, kullandığınız yazıcının türüne bağlı olarak bir rulo filament yüklemeyi veya reçineyi uygun bir kaba dökmeyi içerebilir. Dilim dosyasını yazıcıya göndererek 3D baskı işlemini başlatın. Yazıcı, dilimleme yazılımı tarafından sağlanan talimatları izleyerek modelinizi katman katman oluşturmaya başlayacaktır. Her şeyin yapıştığından ve iyi göründüğünden emin olmak ve ortaya çıkan sorunları gidermek için ilk başta bir göz atın.

Basılı Kalıbı Kullanın ve Döküm İşlemini Başlatmak için Silikonu Dökün

Döküm işlemine başlamak için, silikonu üreticinin talimatlarına göre karıştırın ve doğru oranda baz ve katalizör içeriğine sahip olduğunuzdan emin olun. Silikon karışımı hazır olduğunda, yavaşça ve eşit bir şekilde kalıba dökün. Silikonun kalıp boşluğunu doldurması için bir uçtan dökmeye başlayın. Dökme işlemi sırasında hava kabarcıkları oluşmamasına dikkat edin, çünkü bunlar nihai dökümü bozabilir.

Kalan hava kabarcıklarından kurtulmak için kalıba hafifçe vurun veya sallayın. Bu, hava kabarcıklarının yüzeye çıkmasına yardımcı olarak pürüzsüz, kabarcıksız bir döküm sağlar. Alternatif olarak, hava kabarcıklarını daha etkili bir şekilde gidermek için silikon döküm için tasarlanmış vakum odası veya basınç tankı gibi özel ekipmanlar kullanabilirsiniz.

Silikonun üretici tarafından önerilen süre boyunca kürlenmesini bekleyin. Kürlenme süresi kullandığınız silikonun türüne bağlı olacaktır, bu nedenle talimatları takip ettiğinizden emin olun. Devam etmeden önce silikona sertleşmesi ve tamamen kürlenmesi için yeterli zaman vermeniz gerekir.

Silikon tamamen sertleştikten sonra dikkatlice kalıptan çıkarın. Kullandığınız kalıba bağlı olarak, dökümü çıkarmak için kalıbın yarısını ayırmanız veya kalıbı bükmeniz gerekebilir.

Fazla Parçaları Kesin

Dökümünüzü silikon kalıptan başarıyla çıkardıktan sonra, bir sonraki adım fazlalıkları kesmektir. Bu fazlalık, istenen şekilden dışarı akmış veya kenarlar boyunca oluşmuş olabilecek herhangi bir ek silikon malzeme dökümünü ifade eder.

Kalıbınıza iyice bakın ve düzeltilmesi gereken alanları belirleyin. Keskin bir hobi bıçağı veya makas kullanarak, istenen şeklin ana hatlarını takip ederek fazla silikonu kesmeye başlayın. Doğruluğu sağlamak ve yanlışlıkla gerçek dökümü kesmekten kaçınmak için zaman ayırın.

Dökümünüzün karmaşıklığına bağlı olarak, istenen sonuçları elde etmek için farklı araçlar veya teknikler kullanmanız gerekebilir. Fazlalıkların kırpılması, dökümün nihai görünümünü ve kalitesini iyileştirmeye yardımcı olduğu için döküm sürecinde önemli bir adımdır. Fazla silikon malzemeyi dikkatlice çıkararak ayrıntıları iyileştirebilir ve orijinal modele çok benzeyen temiz ve cilalı bir sonuç elde edebilirsiniz.

3D Baskı Döküm Kalıplarının Avantajları

3D baskılı kalıpları kullanmanın aşağıdakiler de dahil olmak üzere birçok avantajı vardır:

Daha kısa kalıp üretim döngüsü

3D baskılı kalıplar tüm ürün geliştirme döngüsünü kısaltır ve inovasyonun itici kaynağı haline gelir. Geçmişte şirketler, yeni kalıplar üretmek için gereken büyük yatırım nedeniyle bazen ürün tasarım güncellemelerini ertelemeyi veya terk etmeyi tercih ediyordu. Kalıp üretim süresini kısaltarak ve mevcut tasarım araçlarının hızla güncellenmesini sağlayarak 3D baskı, şirketlerin daha sık kalıp değişiklikleri ve iyileştirmeleri yapabilmelerini sağlar. Kalıp tasarım döngüsünün ürün tasarım döngüsüne ayak uydurmasını sağlar.

Ayrıca, bazı şirketler kalıp yapmak için kendi 3D yazıcılarını satın alıyor, bu da ürün geliştirmeyi hızlandırıyor ve daha esnek ve uyarlanabilir hale getiriyor. Stratejik olarak, tedarik zincirini tedarikçilerden kötü kalıplar almak gibi uzun teslim süreleri ve geliştirme durgunluğu risklerine karşı daha dirençli hale getirir.

Daha düşük üretim maliyetleri

3D metal baskının mevcut maliyeti geleneksel metal üretiminden daha yüksekse, plastik parçalarla tasarruf etmek daha kolaydır.

Metal 3D baskılı kalıplar, küçük, aralıklı nihai parça çalışmaları (çünkü bu parçaların sabit maliyetlerini amorti etmek zordur) veya belirli geometriler (özellikle 3D baskı için optimize edilmiştir) için ekonomik olarak avantajlıdır. Malzemeler çok pahalı olduğunda ve geleneksel kalıp üretimi yüksek hurda oranlarıyla sonuçlandığında özellikle uygun maliyetlidirler.

Ayrıca 3D baskı, birkaç saat içinde hassas kalıplar yaparak üretim süreçlerine ve kârlara yardımcı olabilir. Bu, özellikle üretimi durdurmanın veya stokta çok sayıda alet bulundurmanın pahalı olduğu durumlarda kullanışlıdır.

Son olarak, bazen üretim başladıktan sonra kalıbın değiştirilmesi gerekir. 3D baskının esnekliği, mühendislerin sayısız yinelemeyi aynı anda denemesine olanak tanır ve kalıp tasarım değişikliklerinin neden olduğu ön maliyetleri azaltabilir.

Kalıp tasarımındaki iyileştirmeler son ürünlere daha fazla işlevsellik katıyor

Metal 3D baskının özel metalurjisi genellikle metal mikro yapısını iyileştirir ve dövme veya döküm malzemelerden daha iyi veya daha iyi mekanik ve fiziksel özelliklere sahip tamamen yoğun basılı parçalar üretir (ısıl işlem ve test yönüne bağlı olarak) .

Katmanlı üretim, mühendislere kalıp tasarımını iyileştirmek için sınırsız seçenek sunar. Hedef parça birkaç alt bileşenden oluştuğunda, 3D baskı tasarımı entegre etme ve parça sayısını azaltma yeteneğine sahiptir. Bu, ürün montaj sürecini basitleştirir ve toleransları azaltır.

Ayrıca, karmaşık ürün işlevlerini yerine getirebilir, böylece yüksek işlevli son ürünleri daha hızlı ve daha az ürün hatasıyla üretebilirsiniz. Örneğin, bir ürünün genel kalitesi enjeksiyon kalıplı parça enjekte edilen malzeme ile kalıplama fikstüründen akan soğutma sıvısı arasındaki ısı transferi koşullarından etkilenir. Eski yöntemle yaparsanız, soğutma malzemesini taşıyan kanallar genellikle düzdür, bu nedenle kalıplanan parça daha yavaş ve eşit olmayan bir şekilde soğur.

3D baskı, herhangi bir şekilde soğutma kanalları oluşturabilir, böylece daha optimize ve tek tip olan konformal soğutmaya sahip olabilirsiniz, böylece daha yüksek kaliteli parçalar yapabilir ve daha az hurda elde edebilirsiniz. Ayrıca, ısıyı daha hızlı dışarı atabilirsiniz, böylece enjeksiyon kalıplama Soğutma süresi genellikle tüm soğutma süresinin yaklaşık 70%'si olduğundan döngü süresi daha kısadır. enjeksiyon kalıplama döngü.

Araçları daha ergonomik olacak ve minimum performansı artıracak şekilde optimize edin

3D baskı, üretimde karşılanmamış ihtiyaçları karşılayan yeni araçların doğrulanmasını kolaylaştırarak daha fazla hareketli ve sabit fikstürün üretime dahil edilmesini sağlar. Geleneksel olarak, aletler ve ilgili cihazlar, yeniden tasarlamak ve üretmek için gereken önemli masraf ve çaba nedeniyle mümkün olduğunca uzun süre dayanacak şekilde tasarlanmıştır. 3D baskı ile şirketler, yalnızca hurdaya çıkarılmış ve gereksinimleri karşılamayanları değil, herhangi bir aleti istedikleri zaman yenileyebilirler.

Çok az zaman ve başlangıç maliyeti gerektiren 3D baskı, daha iyi marjinal performans için aletleri optimize etmeyi daha ekonomik hale getirir. Bu nedenle, teknisyenler çalışma konforunu artırmak, işlem süresini azaltmak ve kullanımı ve saklamayı daha kolay hale getirmek için tasarım yaparken daha fazla ergonomi düşünebilirler. Bu, montaj işlemi süresinden yalnızca birkaç saniye tasarruf sağlasa da, çok fazla bir şey ifade etmez. Ayrıca, takım tasarımının optimize edilmesi parçaların hurdaya çıkma oranını da azaltabilir.

Özel kalıplar nihai ürünün özelleştirilmesine yardımcı olur

Daha kısa üretim döngüleri, daha karmaşık şekiller oluşturma yeteneği ve nihai üretim maliyetlerini azaltma yeteneği ile şirketler, özel parçalar üretmeye yardımcı olacak birçok özel araç yapabilir. 3D baskı kalıpları, tıbbi ekipman ve tıbbi malzemeler gibi özel üretim için gerçekten iyidir. Cerrahlara ameliyat için kılavuzlar ve aletler gibi 3D baskılı özel aletler verebilir, böylece daha iyi ameliyatlar yapabilir ve daha hızlı yapabilirler.

Sonuç

Özetle, metal döküm kalıpları yapmak için 3D baskı kullanmak, üretim için bir oyun değiştiricidir. Karmaşık özel kalıpları her zamankinden daha hızlı ve daha kolay yapabilirsiniz. Geleneksel kalıp yapımıyla karşılaştırıldığında, bu yöntemin büyük avantajları vardır. Kalıpları daha hızlı, daha ucuz ve daha iyi hale getirir. Aletlerin kullanımını daha rahat hale getirmek ve daha iyi çalışmalarını sağlamak gibi daha fazla şey yapan kalıplar yapabilirsiniz. Özel kalıplar, özel parçalar yapmanıza yardımcı olur.

Ayrıca, tasarımları daha hızlı deneyebilir ve geliştirebilir, böylece daha iyi dökümler yapabilirsiniz, ancak kalıbın neyden yapıldığını ve doğru çalıştığından emin olmak için nasıl yazdırdığınızı düşünmeniz gerekir. Doğru planlar ve yaparsanız, metal dökümünü daha iyi ve daha hızlı hale getirmek için 3D baskıyı kullanabilirsiniz. Teknoloji geliştikçe, 3D baskı ve metal döküm üretimi değiştirecektir. Bir şeyleri yeni yollarla yapabilecek ve daha fazla şey üretebileceksiniz.