Anwendung der Rapid-Prototyping-Technologie im Feinguss

In der verarbeitenden Industrie, insbesondere in Schlüsselindustrien wie Luft- und Raumfahrt, Landesverteidigung und Automobil, sind die grundlegenden Kernkomponenten im Allgemeinen Metallteile, und eine beträchtliche Anzahl von Metallteilen sind asymmetrische, unregelmäßig gekrümmte Oberflächen oder Teile mit komplexer Struktur und fein Struktur.

Die Herstellung dieser Teile erfolgt häufig nach dem Verfahren der Zerfallsverarbeitung oder des Feingusses. Feinguss erfordert eine Ur- oder Übergangsform, um Metallteile zu replizieren. Das Design und die Herstellung von Formen sind zu einem Engpass geworden, der die Produktion von Gussteilen einschränkt.

Die Rapid-Prototyping-Technologie kann schnell Wachsmuster liefern, die für den Feinguss erforderlich sind. Dies löst Probleme im traditionellen Gießverfahren, einschließlich des langen Vorbereitungszyklus von Wachsmodellen, hoher Produktionskosten und der Schwierigkeit, komplexe Strukturen wie gekrümmte Oberflächen herzustellen, was die Produktionseffizienz und Fertigungsflexibilität erheblich verbessert.

Produktionsprozess der Rapid-Prototyping-Technologie

• Rapid-Prototyping-Fertigungstechnologie wird als RPM abgekürzt, was Formverfahren wie SLS, SLA und SLM umfasst. Es integriert moderne wissenschaftliche und technologische Errungenschaften wie CAD-Technologie, numerische Steuerungstechnologie, Lasertechnologie und Materialtechnologie.
• Im Gegensatz zu herkömmlichen Herstellungsmethoden besteht der Prozess des Rapid Prototyping darin, zunächst ein 3D-CAD-Volumenmodell oder eine Oberflächenmodelldatei eines Produkts zu generieren, das Volumenmodell in das STL-Format des RP-Dateistandards zu konvertieren und die Fehler im zu beheben Dateikonvertierung.
• Dann werden die Daten jeder Schicht an die Rapid-Prototyping-Maschine übertragen. Unter Verwendung der additiven Fertigung und der Verwendung von Laser als Wärmequelle wird jede Schicht nacheinander gesintert oder verschmolzen und gleichzeitig verbunden, bis das gesamte Teil fertiggestellt ist.
• Die beim SLS-Formverfahren verwendeten Materialien sind verschiedene sinterbare Pulver, wie Paraffinwachs, Kunststoffe, Metallpulver mit niedrigem Schmelzpunkt oder deren Mischungen. Auswahl der entsprechenden Materialien gemäß den Prozessanforderungen, um die schnelle Produktion physischer Produktmodelle zu realisieren.

Kombinierter Prozess aus Rapid Prototyping und Feinguss

Feinguss ist das genaueste Formgebungsverfahren aller Gießverfahren, bietet eine gute Wiederholgenauigkeit und weniger Anforderungen an die anschließende Bearbeitung von Gussteilen. Feinguss erfordert die Konstruktion und Herstellung von Wachsmodellen oder anderen Einwegformen.

Je nach Komplexität und Dimension des Gussteils dauert der Produktionszyklus in der Regel mehrere Wochen bis mehrere Monate. Nach Erhalt der Gussform dauert es noch eine weitere Woche, um den Guss herzustellen. Die meiste Zeit wird verwendet, um Wachsmodelle und Formschalen zu bauen, was zu hohen Formkosten und Zeitaufwand führt, insbesondere bei der Produktion von Kleinserien.

Die RPM-Technologie kann direkt Wachsmodelle für den Feinguss formen, ohne Formen herzustellen. Das durch Laser Rapid Prototyping (SLS) hergestellte Wachsmuster besteht aus Paraffinwachspulver.

Der technologische Prozess besteht darin, eine Pulverschicht auf der Werkbank zu verteilen und sie selektiv mit einem Laserstrahl unter der Steuerung des Computers zu sintern (der hohle Teil des Bauteils ist nicht gesintert, immer noch Pulvermaterial), und die gesinterten Teile werden es sein miteinander verfestigt, um den festen Teil des Bauteils zu bilden.

Nachdem eine Schicht fertiggestellt ist, fahren Sie mit der nächsten Schicht fort, und die neue Schicht wird fest zusammen mit der vorherigen Schicht gesintert. Nachdem alle Sintervorgänge abgeschlossen sind, entfernen Sie das überschüssige Pulver, um das gesinterte Wachsmuster zu erhalten.

Die RPM-Technologie zeichnet sich durch eine große Bandbreite an Materialien aus. Paraffinpulver kann verwendet werden, um Feinguss-Wachsmodelle herzustellen, das Keramikpulver kann verwendet werden, um Keramikschalen zu bauen, und Metallpulver kann verwendet werden, um Metallformen zum Pressen von Wachsmodellen herzustellen.

Die Anwendung der Rapid-Prototyping-Technologie beim Feinguss kann in drei Situationen unterteilt werden:

• Das Formen von Wachsmodellen oder Modellen aus verlorenem Schaum, d. h. Prototypen für den Feinguss, werden für die Kleinserienfertigung, die Produktentwicklung oder die Versuchsproduktion komplexer Gussteile verwendet.
• Direktes Schalenformen für die Kleinserienfertigung.
• Schnelles Prototyping der Urform, die zum Bilden des Wachsmodells verwendet wird, das für die Massenproduktion verwendet wird.
• Diese Methoden lösen das Engpassproblem bei der Herstellung von Wachsmodellen im traditionellen Verfahren.

Fazit

Der Einsatz der Rapid-Prototyping-Technologie zum Bau von Wachsmodellen für den Feinguss kann die Einschränkungen der Form von Gussteilen und des Entwicklungsprozesses aufgrund der Herstellung von Metall-Urformen vermeiden, was den Entwicklungszyklus erheblich verkürzen kann, und gleichzeitig die Formherstellung einsparen Kosten können für die Forschung und Entwicklung sowie die Produktion komplexerer hochpräziser hochmoderner Gussteile verwendet werden.

Rapid Prototyping und Feinguss ergänzen sich. Ohne Rapid Prototyping wird die Herstellung der Urform zum Flaschenhals des Feingusses. Und wenn es keinen Feinguss gibt, ist auch die Anwendung von Rapid Prototyping mit großen Einschränkungen verbunden.