پرینت سه بعدی، مکمل ریخته گری فلزات

پرینت سه بعدی، مکمل ریخته ­گری فلزات

فرآیندهای پرینت سه بعدی فلزی و ریخته­ گری یک وجه مشترک دارند و آن این است که هر دوی آن­ها جزء فرآیندهای تولیدی قدرتمند محسوب می ­شوند. در حالی که روش‌های تولید سنتی مانند ریخته‌گری ممکن است یادآور کارخانه‌هایی باشند که در تاریکی، با نوری بسیار کم و میان حوضچه‌های آتشین به کار خود ادامه می­دهند، فرآیند پرینت سه بعدی فلزات به دلیل تولید سریع هندسه‌های جدید و پیچیده، به عنوان روشی مدرن در صنایع امروزی شناخته شده است.

واژه­ی لاتین ریخته­ گری (foundry) برگرفته از کلمه­ فرانسوی fonderie است. مراکز ریخته‌گری قبل از دهه­ 1400 رسما شروع به کار کردند و نقش مهمی در تکامل صنایع آن روزگار داشتند؛ به طوری که فرآیندهای تولیدی امروزی بدون وجود صنایع ریخته ­گری به هیچ وجه به جایگاه کنونی خود دست نمی­ یافتند. هم­اکنون نیز فرآیندهای تولیدی متعددی به صورت همزمان در کارگاه­ های ریخته­ گری در حال اجرا بوده و بار اصلی اجرای آن­ها بر دوش افرادی چون مهندسان متالورژی، ماهیچه­ گیرها و سایر تکنسین­ ها و دستگاه ­هایی مانند انواع ماشین­های سنگ­زنی و سایر وسایل و تجهیزات مربوط به ریخته­ گری است.

کارگاه ­های ریخته ­گری منبع بی­پایانی از محصولات فلزی هستند که تولید همه­ آن­ها با استفاده از قالب ­ها شروع می ­شود که همچنان به طور سنتی و از ابتدایی­ترین مواد مانند ماسه ساخته می ­شوند. این واحدهای کارگاهی، مدل­ های اصلی را به کمک قالب‌های خود ایجاد کرده و سپس آن‌ها را - چه برای تولید با حجم کم و چه تولید انبوه- تکثیر می‌کنند. پس از آن و با ریختن فلز مذاب در قالب­ های ساخته شده، رسما فرآیند ریخته‌گری سنتی آغاز می‌شود. هنگامی که قطعه سرد و منجمد شد، عملیات ریخته ­گری نیز به پایان رسیده و سازه­­ی مورد نظر آماده­ انجام مراحل بعدی است.

نقش پرینت سه بعدی در ریخته ­گری

طراحان و مهندسان صنعتی معمولا برای تولید محصولات خاص، از تکنیک‌های قدیمی و سنتی مانند ریخته‌گری فلزات استفاده می­کنند. با این حال، همین افراد امروزه بیشتر به سمت بهره­گیری از فرآیندهای تولید افزایشی فلزی و اجرای آن­ها در کارخانه‌ها و کارگاه­ های خود سوق پیدا کرده­اند تا راحت­تر بتوانند آنچه را که قبلا غیرممکن به نظر می‌رسید، عملیاتی سازند.

با توجه به ویژگی­های کلی فرآیندهای تولید افزایشی، بهره­گیری از فناوری پرینت سه بعدی در ریخته‌گری فلزات در نگاه اول غیر متعارف به نظر می­رسد. ممکن است مهندسان از انواع مواد پیشرفته برای اجرای پرینت سه بعدی فلزات استفاده کنند؛ اما این فناوری در واقع برای پیشبرد اهداف مربوط به پیش تولید قالب­ های چند منظوره استفاده می­شود. امروزه بسیاری از مواد پرینت سه بعدی برای استفاده در صنایع ریخته‌گری در دسترس بوده و سال‌هاست که مورد استفاده قرار می­گیرند. درست است که از شن و ماسه به عنوان شناخته شده­ ترین ماده در این صنعت یاد می­ شود، اما مواد دیگری نیز وجود دارند که رفته رفته در حال پیدا کردن جایگاه خود در ریخته ­گری و صنایع وابسته به آن هستند. برخی از آن­ها عبارتند از موم، سیلیکون، ترموپلاستیک‌ها و فلزاتی مانند آلومینیوم.

شرکت 3Dhub طیف وسیعی از مواد و فناوری‌ها از جمله فرآیند پاشش مواد را برای پرینت سه بعدی فلزات و بهره­گیری از آن در ساخت قالب­های مورد استفاده در صنعت ریخته­ گری ارائه می‌دهد. علاوه بر این، اجرای خدمات تخصصی تولید افزایشی نیز برای هر پروژه­ای امکان­پذیر است.

برخی از کاربردهای قالب­ های پرینت سه بعدی مورد استفاده در تولید محصولات ریخته­ گری عبارتند از:

·       صنایع هوافضا

·       صنایع خودروسازی

·       تولید تجهیزات ساختمانی

·       ساخت قطعات مکانیکی حساس

افزایش آزادی در طراحی، امتیازی بزرگ برای مهندسین صنایع مشغول در حوزه­ی تولید قالب­ های پرینت سه بعدی است؛ چرا که امکان ساخت هندسه ­های پیچیده­ تر را فراهم می­ سازد. در همین راستا، طیف وسیعی از مواد برای آن­ها در دسترس بوده و علاوه بر آن در بسیاری از موارد به راحتی امکان بازیافت این مواد نیز وجود دارد.

نقش پرینت سه بعدی در ریخته ­گری دقیق

در اینجا ذکر این نکته ضروری است که شرکت 3Dhub متخصص فرآیند ریخته­گری دقیق می­باشد. برای اجرای این تکنیک، در ابتدا و با ترکیب فلز به همراه فناوری مدرنی مانند پرینت سه بعدی، مدل­های مومی برای تولید قالب­ های گچی ساخته می­ شوند. سپس راهگاه ­ها اضافه می­گردند تا با جریان یافتن فلز مذاب درون قالب، فرآیند ریخته­ گری دقیق رسما آغاز شود. پس از گذشت زمان و هنگامی که فلز مورد نظر سرد و منجمد شد، گچ از قالب جدا می­ شود. فرآیند جداسازی محصول فلزی نیز انجام شده و اجرای عملیات­ های پس­ پردازش آغاز می ­شود. این امر ممکن است شامل انواع عملیات­ های پرداختکاری یا آبکاری جهت بهبود کیفیت سطح قطعه­ مورد نظر باشد.

فلزات پیشنهادی شرکت 3Dhub برای انجام پرینت سه بعدی مرتبط با ریخته ­گری دقیق عبارتند از:

·       برنج

·       برنز

·       مس

·       طلا

·       پلاتین

·       نقره

فرآیند ریخته‌گری دقیق به تولیدکنندگان اجازه می‌دهد تا قطعاتی پیچیده، حرفه‌ای و خلاقانه با پرداختی عالی بسازند که تولید آن­ها با استفاده از تکنیک‌های دیگر امکان‌پذیر نبوده است.

تولید افزایشی فلزات همچنان فرآیند محبوبی است

امروزه بسیاری از واحدهای کارگاهی ریخته‌گری سعی در بهره­گیری هر چه بیشتر از فرآیند پرینت سه بعدی و مواد پیشرفته­ای دارند که روز به روز بر تعداد آن­ها افزوده می­ شود؛ زیرا با توجه به تقاضای فزاینده­ی بازار برای استفاده از اینگونه مواد و فرآیندها، بدین وسیله می­ توانند علاوه بر پاسخگویی به نیاز مشتریان خود، نمونه‌های اولیه و قطعات مستحکم­تری را نیز بسازند. در این میان، فولاد و آلومینیوم جزء فلزاتی هستند که بیشتر مورد استفاده قرار می­گیرند.

محبوبیت تولید افزایشی و به ویژه پرینت سه بعدی در دنیا و طبیعتا در شرکت 3Dhub رو به فزونی است. در همین راستا، برخی از مواد مورد استفاده در این مجموعه برای تولیدات افزایشی عبارتند از:

·       آلومینیوم – شرکت3Dhub  برای اجرای فرآیند پرینت سه بعدی فلزی از آلیاژ AlSi₁₀Mgl به عنوان ترکیبی از آلومینیوم، سیلیکون و منیزیم استفاده می­کند. این ماده، گزینه­­ مناسبی برای ساخت قطعات و نمونه ­های اولیه­ مستحکم و کاربردی در راستای تسریع روند توسعه­ محصولات و افزایش عملکرد آن­ها در صنایعی مانند هوافضا و جهت تولید هواپیماهای بدون سرنشین، ابزارآلات، فیکسچرها و قطعات مربوط به آن­ها به شمار می­رود.

·       آلیاژ فولادی - این آلیاژ در رنگ‌ها و پرداخت­های گوناگون موجود بوده، از 60% فولاد و 40% برنز تشکیل شده و برای تولید برخی ابزارآلات صنعتی، لوازم دکوراسیون منزل و همچنین کالاهای صنعتی کوچک­تر استفاده می­شود.

·       فولاد ضد زنگ 17-4 PH - این ماده که به داشتن سختی بالا مشهور است، در برابر حرارت و خوردگی بسیار مقاوم بوده و وضوح بالایی را نیز ارائه می­دهد. تولیدکنندگان از این ماده برای تولید انواع قید و بندهای صنعتی، ماشین‌آلات، پمپ‌ها، شیرآلات و بست‌های فولادی استفاده می­کنند.

·       فولاد ضد زنگ 316L - این ماده یک آلیاژ فلزی صنعتی تک فازی بوده و به دلیل استحکام و مقاومت بالا در برابر خوردگی، برای استفاده در محیط­ه ایی با دماهای بسیار پایین یا بسیار بالا مناسب است. از این ماده برای ساخت انواع ماشین­آلات مکانیکی و ابزارهای جراحی استفاده می­شود.

ترکیب فرآیندهای ریخته­گری و پرینت سه بعدی فلزات می­ تواند سبب بهبود خواص استحکامی قطعات تولیدی شود.از این قالب­ ها برای تولید قطعات صنعتی مهم نظیر انواع پمپ ها، شیرآلات و اتصالات استفاده می­ شود.

صنایع ریخته‌گری نیز ممکن است به همان دلایلی که دیگر تولیدکنندگان سنتی به استفاده از فناوری پرینت سه بعدی روی آورده­ اند، از این تکنولوژی بهره ببرد؛ زیرا به کمک این فناوری می­توانند امور مربوط به ساخت قالب را که ممکن بود هفته­ ها یا شاید ماه­ ها به طول بینجامد، با سرعت بسیار بیشتری پیش ببرند. استفاده از روش­های ریخته‌گری و پرینت سه‌بعدی نه تنها منافاتی با هم ندارد، بلکه - با ایجاد روش­های تولید عالی قطعات به مراتب مستحکم­تر - مکمل یکدیگر نیز می­باشند. حتی فراتر از آن، می­توانند با تولید محصولات باکیفیت ­تر و بادوام ­تر، منجر به افزایش رضایتمندی مشتریان گردند.