Aluminium posiada wiele wspaniałych właściwości technicznych, ale wykonywanie szczegółowych odlewów wymaga trudnych w produkcji form. Badacze z Uniwersytetu w León niedawno opublikowali swoją pracę badawczą dotyczącą usprawnienia całego procesu produkcyjnego. Nowa technologia ma umożliwiać szybsze i dokładniejsze tworzenie formy przy pomocy druku 3D.

W jaki sposób powstaje aluminiowy odlew?

Części produkowane poprzez odlewanie powstawały wieloetapowo. Niestety, cały ten proces jest niezwykle skomplikowany. W przypadku form wykonanych z piasku pierwszym krokiem było zaprojektowanie komputerowo danego elementu. W kolejnym etapie tworzono dokładną kopię odlewanej części. Następnie umieszczano ją w drobnoziarnistym piasku o granulacji od 100 µm do 180 µm znajdującym się w dwóch oddzielnych pojemnikach. Ostatnim krokiem produkcji było mechaniczne ściśnięcie tego piasku pod ogromną siłą. Dopiero po rozdzieleniu tacek możliwe było ocenienie jakości formy i późniejsze wlanie do niej płynnego metalu.

Co zmienia druk 3D?

Przy pomocy ceramicznego filamentu drukowana zostaje gotowa forma. Znacząco przyśpiesza to czas produkcji modelu do odlewania oraz poprawia jego jakość.

„Aby pokazać przydatność tej nowoczesnej technologii wykonaliśmy dwie różne formy – pierwszą stworzyliśmy tradycyjną metodą przy pomocy piasku, a drugą wydrukowaliśmy techniką 3DP. Po wykonaniu form wlaliśmy do nich aluminium. Następnie porównując obie techniki, przeanalizowaliśmy czas produkcji, czas stygnięcia odlewu, odchyły względem wzorca, jakość oraz porowatość powierzchni, a także wszelkie defekty powstałe przy użyciu obu technologii. Celem analizy było określenie, czy technika 3DP nadaje się do odlewania aluminium oraz czy pozwala na tworzenie optymalnych projektów niższym kosztem” – dodają autorzy pracy badawczej.

Jak 3DP wypadło? Zaskakująco dobrze – czas drukowania samej formy wyniósł zaledwie kilka godzin, podczas gdy produkcja formy piaskowej zajęła prawie 24 godziny. Ogromny zysk czasowy odniesiony został także w samym czasie wlewania aluminium do formy. Przelanie metalu do klasycznej matrycy zajęło 5,24 sekundy, a czas zastygania wyniósł 541 sekund. Forma wydrukowana w technologii 3DP potrzebowała na jej całkowite wypełnienie tylko 2,2 sekundy, a twardnienie nastąpiło po 378 sekundach. Jest to ponad 30% oszczędność czasu. Poprawie uległa też powierzchnia gotowego odlewu, co oznacza mniej poprawek. Pozwala to zwiększyć skalę produkcji oraz jej opłacalność przy poniesieniu minimalnych nakładów finansowych.