Návrh a výroba kovové formy pro výrobu voskových modelů pomocí 3D tisku

Abstract

Přesné lití na vytavitelný model je technologií pro výrobu složitých kovových součástí, avšak způsoby přípravy forem obráběním jsou časově i finančně náročné. Tato práce se zabývá využitím 3D tisku pro zefektivnění výroby matečné formy, kombinující aditivní technologie s metodami přesného lití. Teoretická část pojednává o principech přesného lití a rapid prototypingu. Proces zahrnoval modelování v CAD softwaru Autodesk Inventor, 3D tisk částí formy a vtoků z materiálu PolyCast na tiskárně Original Prusa XL, sestavení voskového stromečku, výrobu keramické skořepiny, vytavování vosku, odlévání hliníkové slitiny AlSi10MgMn a finální apretaci odlitků. Výsledkem byla matečná forma, přičemž 3D tisk výrazně zkrátil dobu přípravy a snížil náklady. Analýza odhalila nedostatky, jako viditelnou vrstvenou strukturu z 3D tisku a mírnou deformaci dělicí roviny. Vrstvení by bylo možné předejít retušováním tisknuté formy modelářským voskem. Deformaci je možné napravit žíháním, nebo rovnáním na lisu. Kombinace přesného lití a rapid prototypingu nabízí potenciál pro rychlou výrobu forem, s možností použití litiny jako alternativního materiálu pro možnou minimalizaci deformací.

Investment casting using a lost-wax model is a technology for producing complex metal components, although traditional mould preparation methods are both time-consuming and expensive. This thesis focuses on using 3D printing to enhance the production of a master mould, combining additive manufacturing with investment casting techniques. The theoretical section discusses the principles of investment casting and additive technologies. The process included modeling in CAD software Autodesk Inventor, 3D printing of mould and gates using PolyCast material on an Original Prusa XL printer, assembly of a wax tree, production of a ceramic shell, wax burnout, casting with the aluminum alloy AlSi10MgMn, and finishing of the castings. The result was a master mould, with 3D printing significantly reducing preparation time and costs. Analysis revealed defects, such as visible layer lines from 3D printing and slight deformation of the parting line. Layering could be prevented by retouching the printed mould with modeling wax. Deformation could be corrected by annealing or levelling on a press. This combination of technologies offers potential for fast mould production, with a recommendation for further investigation into cast iron as an alternative material to minimize deformations.