Литьё по моделям напечатанным на 3D-принтере

http://3dtopo.com/lostPLA/
  • Перевод

Jeshua Lacock пишет:
Эта страница описывает мою первую и успешную попытку отлить алюминиевые детали напрямую с моделей напечатанных PLA на 3D-принтере. Процесс практически идентичен литью с восковой модели, но вместо выжигания воска я выжигал пластик PLA (био-пластик)


Мне нужны были алюминиевые детали, чтобы смонтировать фокусирующую линзу для моего 150W CO2 режущего лазера. Эти детали должны иметь возможность подгонки и их надо было смонтировать на раме собранной из найденного алюминиевого утиля.

Я испытываю восторг, когда думаю о возможности сделать всё за один день: концепция -> дизайн -> 3D-печать -> законченная металлическая отливка

Шаг первый — дизайн деталей.



Я использовал удивительно мощный OpenSCAD, чтобы быстро разработать нужные мне детали. OpenSCAD читает скрипт на своем языке чтобы отрисовать 3D модель. В моем случае я просто нарисовал форму в Adobe Illustrator и сконвертировал ее в формат OpenSCAD используя Inkscape плагин.



Вот дизайн второй детали. Я нарисовал две формы в Illustrator-е и придал им глубину в OpenSCAD. Очень быстро и легко. Теперь у меня есть 3D модели, пора их напечатать!


Процесс печати первой детали на моем Ultimaker (ускоренная съемка).


Получившаяся деталь в руке.


Печать второй детали.


Вторая напечатанная деталь в руке.


Проверка как обе детали совмещаются.


Литники и воздуховоды прикреплены, всё готово для заливки формовочной массы.


Формовочная масса — 50% мелкого песка и 50% гипс.


После добавления воды и тщательного перемешивания я использовал домашний вакуумный упаковщик для продуктов, чтобы избавиться от пузырьков воздуха в формовочной смеси.


Вторая деталь готова к формовке!


Первая деталь заливается!


Деталь полностью погружена в смесь — надеюсь всё получится.


Обе формы установлены для просушки.


Через пару часов я поместил формы в печь на средний жар.


Моя новая маленькая печь. Быстро разогревается для 10 фунтов (~4.5кг) или менее расплавленного алюминия. В 2 раза больше, когда разгорится.


Формы хороши и прожарены. После разогрева до примерно 1200F (650C) у пластика нет ни шанса. После извлечения я продул формы сжатым воздухом, чтобы выдуть любые остатки пепла.


Все еще горячие формы помещены в сухой песок. Он служит нескольким целям:
  • дополнительная поддержка, так как формы — достаточно хрупкие
  • изолирует формы и удерживает тепло при застывании
  • позволит мне установить расширители для литников(смотри ниже). Расширитель дает дополнительное давление при литье, а также работает как стояк, который остается расплавленным и обеспечивает дополнительный металл в то время, как отливка застывает и сжимается



Мои расширители литников — это просто обрезанные алюминиевые банки. Отлично работает!


После плавления алюминия с небольшой добавкой меди в тигле, удаления шлака — время заливать!


Как классно! Похоже формы заполнились идеально. Теперь тяжелая часть — ждать достаточно долго пока металл остынет, чтобы я узнал получились детали или нет.




Отлично! Детали прямиком из песка, только литники и воздуховоды отрезаны.


Я нарезал центральное отверстие мелким 14мм метчиком. Похоже все замечательно соединяется.


Мне нравятся детали на отливке — можно увидеть все линии от 3D-печати, их ширина всего 0.2мм.


Момент истины — подходят ли к раме? ДА! Я сделал пластиковую деталь, чтобы она идеально подходила к раме, затем напечатал ее еще раз с увеличением размера в 102%. Когда алюминий остывает он усаживается в точности на 2%.


Центр черного нипеля — это место откуда будет выходить сфокусированный луч CO2 лазера. Трубка — для сжатого воздуха, чтобы сдувать дым на пути лазера (так называемый air-assist).


Похоже я смогу этому найти хорошее применение!


Черная дыра в центре — это фокусирующая линза.


Я так рад, что части подошли к раме идеально без дополнительной обработки и даже без напильника!


Это первый тест моего лазера. Примерно на 60% мощности. Мгновенно прожигает дерево.



jeshua@3DTOPO.com

От переводчика:
Jeshua Lacock сделал замечательное, фактически пошаговое, руководство методики литья алюминия с пластиковых моделей напечатанных на 3D принтере. Для интересующих в практическом аспекте — на сайте instructables.com есть много рецептов как сделать печь для литья алюминия. Даже из кофейной банки!
Метки:
Поделиться публикацией
Похожие публикации
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама
Комментарии 86
  • +13
    Обалденно!
    • +2
      Теперь бы пошаговое руководство, как сделать такой лазер в домашних условиях!
    • +1
      Класс! Вообще распространение 3D-принтеров сильно упросит подобные задачи, но мне тяжело придумать им «домашнее» использование, за исключением создания мелких игрушек-брелочков…
      • –3
        Интересно, что теперь будут делать правительства стран, где усложнено обращение оружия (например, у нас). Регистрировать 3D-принтеры?
        • +7
          Вы так говорите как будто 3д принтер это ключевое оборудовние в производсте оружия, и как только это оборудование появится на гражданском рынке все так прям и ринутся калаши себе печатать. FYI примитивный огнестрел можно и просто в тисках сделать, но почему-то их не запрещают.
          • +1
            Ствол и затвор — крайне высокотехнологичные изделия. Особенно, нарезной ствол.
            В домашних условиях практически не реально изготовить. Иначе, это будет простой самострел.
            • +1
              Чем 3D-принтер поможет сделать ствол? Нарезные стволы не льются а высверливаются на высокоточных станках.
              • 0
                Ну, так и я о том же. Никак не поможет.
              • 0
                для дробовика и гладкоствол ничем не хуже!
                • +1
                  … который делается из стальной трубы, купленной на строительном рынке. Без всяких принтеров. А весь спусковой механизм дробовика — надфилями и напильником за три сотни рублей.
                  • 0
                    Важный момент, если планируется использование не «на пару выстрелов», то трубу лучше брать бесшовную.
                    • 0
                      Бесшовных на строительном рынке не бывает :)
                      Запас по толщине (оборачивающийся большой массой) вполне компенсирует.
                      • 0
                        Зато они есть на ближайшей металлобазе. С шовными есть проблема, которую не компенсировать толщиной — при интенсивном использовании их рвет по шву. Конечно, для примитивной классики, например, двухтрубного самострела — это неактуально, т.к. темп стрельбы никакой, но если делать что-то серьезное, то проблема неизбежно вылезет.
                        • 0
                          Говоря о водопроводных и т.п., я исходил из обычной тактики применения самодельного огнестрельного оружия, которое редко когда используется в длительном наступлении или длительной обороне, чаще — для устрашения или единичных выстрелов по вооруженному противнику, чтобы обеспечить отход. Когда речь заходит об интенсивном использовании, затеявшие нечто граждане обычно все же полагаются на покупное или похищенное фабричное.
                        • 0
                          бесшобная. высоколегиррованная. вполне бывает. обычно в составе изделий и весьма недешево.
                          ну и нестоит забывать старый как мир способ апгрейта стволов:
                          насаживаение раскаленной трубы на более тонкую и так Н раз.

                        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                • 0
                  нефакт. мне часто кницы всякие непростыве нужны для снаряги. фрезеровать их жутко муторно и дорого.
                  • 0
                    Первое, что приходит в голову:
                    — новая кнопка для электро-чайника вместо сломавшейся;
                    — корпуса для электронных (и не только) поделок;
                    — кастомный фингербокс.
                    • 0
                      кнопки и отливать незачем. можно просто напечатать. литье может помочь, если у шкафчика какого-нибудь сломался хитро сделанный кронштейн или ручка.
                  • +6
                    Интересно, какова итоговая стоимость деталей? На ЧПУ не дешевле было бы выточить?
                    • +1
                      Не успел задать такой же вопрос, мне кажется первую деталь проще и дешевле «выпилить» из листа. Вторая деталь и правда сложная, оно того стоило )
                      • –2
                        Ну там можно было бы просто придумать попроще крепижи
                        • +1
                          Я думаю дело все таки не столько в деньгах и простоте, сколько в интересе.
                          • 0
                            Грамотный инженер должен разработать наиболее оптимизированный вариант, не делать литье :) Это же не массовое производство
                            • 0
                              Думаю, у него фрезера и листового металла подходящего под рукой нет, а 3D-принтер и литьевые смеси есть
                      • +6
                        Моя в шоке. Простенько так — алюминиевое литье для домохозяек.
                        • 0
                          А это и в самом деле не сложно. Народ не только алюминий льет.
                          Некоторые льют себе поршни для двигателей, например. И ездят потом на них :)
                          • 0
                            Так поршни последние лет 100 и есть алюминий :)
                            • 0
                              Да, неоднозначно получилось. Да, поршни — алюминиевый сплав. Я имел ввиду, что народ льет даже такие ответственные детали.

                              А перед этим хотел сказать, что льют, например, бронзу.
                              • 0
                                Я не литейщик, но по моим представлениям, литье бронзы должно быть проще литья алюминия. Меньше окисляется, да и вообще бронзу научились лить несколько тысяч лет тому назад, а алюминий — совсем недавно.
                                • 0
                                  Сложность в температуре плавления. Алюминий плавится в консервной банке от любого источника тепла. Без каких либо проблем.
                                  Его не лить научились недавно, а добывать. :)
                            • 0
                              Поршни? Без давления? А химию как подбирают?
                              • 0
                                Без давления. Химию не подбирают практически — льют из поршней же. Теряют в качестве, конечно, но иногда то, что можно купить готовое — еще хуже.
                                • 0
                                  просто интересно — зачем отливать собственные поршни из поршней? чтобы легче были? так ведь опять же — можно выфрезеровать лишнее…
                                  • 0
                                    Не всегда есть нужные поршни и даже не всегда есть нужные поршни достаточного качества. Иногда выходит так, что переплавленный нормальный поршень выходит лучше того, что продают. При таком литье качество сплава снижается, но иногда и этого достаточно.

                                    А еще конфигурацию можно значительно изменить. Могут быть конструктивно не предусмотрены холодильники или юбка бОльшего размера, в общем те случаи, когда нужно добавлять, а не убавлять.
                                • 0
                                  Больше интересно, как они потом поршням придают эллиптическую форму? Ведь в реальных условиях автопроизводителя заготовка поршня хонингуется специально для придания поршню формы эллипса.
                                  • 0
                                    притом это самых технологически непростой этап. точность на грани космических технологий.
                            • 0
                              Момент истины — подходят ли к раме? ДА! Я сделал пластиковую деталь, чтобы она идеально подходила к раме, затем напечатал ее еще раз с увеличением размера в 102%. Когда алюминий остывает он усаживается в точности на 2%.


                              Разве в процентах нужно считать? Если деталь 100 см, а мы печатем её 102 см (+2%), то после усадки получаем 100,98 см (98% от 102 см).
                              • +2
                                Айайай! Назад в пятый класс мне. Снимаю вопрос.
                                • 0
                                  Зависит от точки отсчета.
                                  Если взять за 100% — требуемый результат, а горячее литье больше на 2%, то после усадки получим то, что надо.
                                  • 0
                                    Да. Я облажался с высчетом 98 процентов от числа 102…
                                    • 0
                                      Все равно 102*0.98 = 99.96, а не 100. Но, как уже заметил TedBeer, мы не знаем, что автор брал за 100%.
                                      • –1
                                        102/1.02 = 100
                                      • 0
                                        Если точно — должно быть 102.04% изначально.
                                        (хотя точность в .04% имхо достаточна в данном случае)
                                  • +1
                                    Может быть, неточность перевода? Мы же не знаем, что имел в виду автор — умножение на 0,98 или деление на 1,02.
                                • 0
                                  Здорово. Жаль нельзя сразу форму напечатать.

                                  А зачем нужно сдувать дым перед лазером?
                                  • 0
                                    Чтоб луч не рассеивался и не падала мощность. Ее и так не хватает.
                                    • +1
                                      Поскольку длина волны у нас 10.6мкм, а частички дыма обычно существенно меньше, то рассеивание незначительное.
                                    • +1
                                      Почему нельзя? Можно. Наносим-разравниваем тонкий слой смеси сухой, потом водой «плюём» в нужные точки или лазером или нагревателем спекаем порошок.
                                      • +1
                                        Чтобы дым и капли раскаленного металла не повреждали лазерную оптику, а то стоит она немало.
                                        • 0
                                          У лазеров данного типа короткое фокусное расстояние, поэтому не сколько дым, сколько пыль, которая необратимо образуется при воздействии лазерного пучка на поверхность. Работал какое то время с лазерами, в том числе и с газовыми короткофокусниками, поэтому хорошо представляю себе не сколько быстро загрязняется линза, даже если стоит поддув.
                                          • 0
                                            выдуваются расплав и продукты горения материала, кот режется — чтобы рез был ровный, гладкий
                                          • +1
                                            «Литники и воздуховоды прикреплены» — не понял по фото, из какого материала сделано.
                                            Далее споткнулся на фразе «я использовал домашний вакуумный упаковщик». Кто-нть просветите, что это за девайс.
                                            А начиная с момента «я поместил формы в свою печь» понял, что заниматься этим в квартире не выйдет :(
                                            • +1
                                              Литники и воздуховоды — из любого легкоплавкого материала, хоть из воска. После выжигания на их месте останется канал. Литник — куда льется металл, воздуховод — откуда вытесняется воздух из формы.
                                              «Домашний вакуумный упаковщик» — гуглите про вакуумную упаковку продуктов. Машинка которая из пластикового пакета откачивает воздух и герметично запечатывает.
                                              • +2
                                                В детстве свинец я дома лил :)
                                                Если сходите по последней ссылке, то там печь сделана из кофейной банки, а воздух накачивается старым феном. Т.е. можно сделать все компактно. Но дома конечно с такими вещами как работа с металлом при температуре в 700- 1000 градусов лучше не экспериментировать.
                                              • 0
                                                Жаль что одно ухо отломано, на 2-ой детале. Наверное, отломалось когда гипс разбивали.
                                                • +1
                                                  обломано ухо, которое было возле воздуховода. вероятно, с самим воздуховодом :)
                                                  • 0
                                                    воздуховод — это дыра в форме :)
                                                    • +2
                                                      При заливании в эту дырку немного вылезает алюминия, и это лишнее потом просто обламывается. В данном случае — вместе с ухом :)
                                                      • 0
                                                        да, ты прав, именно там находится воздуховод на снимке
                                                • 0
                                                  В данном случае, на фрезерном станке, олдскульном, из школьного кабинета труда, это было бы быстрее.
                                                  Даешь домашние токарные и фрезерные станки! :)
                                                  • +6
                                                    Сначала их надо напечатать.
                                                    • 0
                                                      Небольших токарных и фрезерных станков на рынке много и стоят они доступно. Впрочем, данные детали делаются и без всяких станков, за пару часов с тремя перекурами — нужна лишь дрель, штангель, болгарка и сварочный на переменку с аргоном.
                                                      • +1
                                                        Являюсь счастливым обладателем домашнего «хоббийного» китайского фрезерного станка. За последние полгода опытв на нем собралось, в принципе, достаточно. Мое мнение — дерьмо редкостное. Лучше бы скопил на древний советский школьный (или поболее) фрезер. Даже после всех возможных доводок так или иначе под замену — винты нониусов, направляющие, центральную стойку пришлось дорабатывать чуть ли не кувалдой, ну и общее впечатление от станка, которому явно не хватает статической массы на его 150-ваттный мотор — бррр… Пластик, в лучшем случае — алюминий мелкими фрезами. Все остальное — в сад, быстрее сам станок разнесешь, чем что-то толковое сделаешь.

                                                        На счет «болгарка, штангель, сварочник...» — это вы с наскоку по незнанию, или был опыт изготовления подобных деталек? Вот я до сих пор не могу точно впоймать даже десятые с помощью болгарки, штангеля и дрели, не говоря уже о хоть какой-то приличной точности. Я бы с удовольствием перенял опыт, честно. ибо самому уже надоело почем зря металл портить.
                                                        • +1
                                                          Ну мелкие китайцы изначально и не предназначены для работы с железом, их удел — дерево, люминь, на край — медь. Тем более, что 150 ватт — это скорее гравировальный станок, а не фрезерный. Отрезать болгарином на десятки — это если пилить 180x3 кругом в полной темноте, а если взять сточенный (чтобы меньше гнулся) x0.8, да направляющие (чтобы не закосить угол наклона диска), то уложиться можно в любую бытовую точность для листа стали до 1.5-2мм. На большей толщине тяжелее — слишком низкая скорость, высокий нагрев и неизбежные «волны». Впрочем, если пилить не метры и с поправкой на последующую «доработку напильником», то попасть в десятые можно хоть на двадцатом швеллере. Куда сложнее было бы попасть в десятку при сварке разнотолщинного люминия, но если судить по вышеописанной конструкции, то автору точность нужна была плюс-минус километр, поэтому можно было городить из чего угодно и как угодно, и выбор литья можно оправдать только если это было сделано just for fun, т.к. затраты несоизмеримы с результатом.
                                                    • 0
                                                      Я так понимаю, что еслиб он пользовался порошковым принтером, то мог бы распечатать деталь сразу в алюминии. Нужно былоб ее отжечь, конечно, но все равно процесс был бы попроще.
                                                      Конечно можно и фрезером, но если встает вопрос — купить фрезер или 3Д принтер для дома, то думаю принтер имеет больше вариантов применения.
                                                      • +1
                                                        Кажется сделанная таким методом модель была бы более хрупкой, нежели литье.
                                                        Диванный теоретик
                                                        • 0
                                                          *сделаная
                                                        • 0
                                                          Мыслится, не в хрупкости была бы проблема, а в расчете усадок порошковой модели при отжиге.
                                                      • 0
                                                        А ведь так можно и детали оружия печатать с последующей отливкой из стали…
                                                        • 0
                                                          дома сталь варить?
                                                        • 0
                                                          Сам процесс — действительно круто.

                                                          Но детали, действительно, слишком простой формы, чтобы делать их таким образом. Плюс, ребра жесткости на той детали, у которой отломано ухо, расположены неправильно — в тех местах, где вероятность сломать стенку паза под П-образный профиль меньше всего. А вот там, где она больше всего, ребер как раз нет.
                                                          • +3
                                                            Вы погнули свой MacBook Air?
                                                            Не беда, печатаем и отливаем новый unibody корпус в домашних условиях!
                                                            • 0
                                                              Хорошо! Но только углы на второй детали (куда швеллер втыкается) немного не острыми получились. Не пробовали сделать на 3Д модели скругления радиусом 2мм? Тогда и перекаливания не будет, и вид чуть приятней.

                                                              А кто знает, как можно сделать самому литье под давлением?
                                                              • 0
                                                                Круто. Но над техникой заливания метала в форму ещё надо поработать.
                                                                • 0
                                                                  Так так, а бластер получится в домашних условиях изготовить?
                                                                  • 0
                                                                    Не в тему про литье, просто мысль пришла: если совместить 3D-сканер и 3D-принтер — можно сделать 3D копир. ну да, «монохромный» по началу, но все равно массу коммерческих применений можно придумать.
                                                                  • 0
                                                                    Как в превой детали при заливке из верхней части ее вышел воздух? Где отводы?
                                                                    • 0
                                                                      пупырышек там на поверхности виден, наверно это он и был.

                                                                      И, похоже, попыток было несколько — как минимум, показано два варианта крепления литников с воздуховодами, оба этого пупырышка не предполагают.
                                                                    • +2
                                                                      Охренеть.
                                                                      «Как выточить болтик, который закрепит последнюю деталь Машины Судного Дня»
                                                                      • 0
                                                                        получается создание детского строительного конструктора реально своими силами
                                                                        • 0
                                                                          Фундаментально.

                                                                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.