Mikrofusion von 3D-gedruckten Teilen mit ausbrennbaren Harzen

Mikrofusion von 3D-gedruckten Teilen mit ausbrennbaren Harzen

Feinguss oder Wachsausschmelzverfahren ist eines der am weitesten verbreiteten Herstellungsverfahren in der Schmuckindustrie und das älteste bekannte Gussverfahren.

Die Mikrofusion ermöglicht die Herstellung von Metallreplikaten mit Hilfe einer Form, die aus einem traditionell in Wachs modellierten Prototyp hergestellt wird. In diesem Fall werden 3D-gedruckte Teile mit ausbrennbaren Harzen verwendet, um die Wachsmodelle zu ersetzen.

Schmuck kann im Gießverfahren aus verschiedenen Metallen wie Gold, Platin, Silber und Messing hergestellt werden. Unten sehen Sie das Mikrofusionsverfahren für Schmuck aus 3D-gedruckten Teilen mit ausbrennbaren Harzen:

1- 3D-Druck des Teils

Auf der Grundlage von Entwürfen, die mit CAD-Software erstellt wurden, müssen die gewünschten Modelle in 3D gedruckt werden. Derzeit gibt es eine Vielzahl von kalzinierbaren Harzen verschiedener Hersteller. Die Verwendung des einen oder anderen Materials hängt von dem verwendeten 3D-Drucker und den für die Teile erforderlichen Eigenschaften ab.

3D-gedruckter Ring mit ausbrennbaren Harzen.

Image 1 : Anneau imprimé en 3D avec la résine calcinable de FormLabs. Source : FormLabs.

Einer der beliebtesten 3D-Drucker für den 3D-Druck im Schmuckbereich ist der Form3 des renommierten Herstellers FormLabs. Dieser 3D-Drucker erfordert keine fortgeschrittenen technischen Kenntnisse und kann daher ohne Schwierigkeiten verwendet werden. Der Form3 3D-Drucker ist nur mit den vom Hersteller entwickelten Materialien kompatibel. Dies kann ein Vorteil sein, da keine Einrichtung erforderlich ist und die Konfigurationsparameter und veränderbaren Werte auf ein Minimum reduziert sind, so dass nur der Materialtyp und einige grundlegende Parameter ausgewählt werden müssen. Dadurch wird die Fehlermarge auf ein Minimum reduziert.

Die folgende Tabelle zeigt einige der gängigsten ausbrennbaren Harze und ihre Kompatibilität mit 3D-Druckern:

HarzHerstellerTechnologieKompatibilität
Castable Wax FormLabs SLA Form 2, Form 3, Form 3L, Form3+
Castable Wax 40 FormLabs SLA Form 2, Form 3, Form 3LForm3+
zWax Amber UniZ LCD Slash, Slash 2, Slash 2 PlusSlash 2 Pro
zWax Purple UniZ LCD Slash, Slash 2, Slash 2 PlusSlash 2 Pro
Bluecast original Zortrax LCD UniZ, WANHAO, zortrax, ANYCUBIC, ASIGA, B9 Creator, FLASH FORGE Moon Ray, Prusa.
Bluecast X5 Zortrax LCD UniZ, WANHAO, zortrax, ANYCUBIC, ASIGA, B9 Creator, FLASH FORGE Moon Ray, Prusa.
Bluecast X10 Zortrax LCD UniZ, WANHAO, zortrax, ANYCUBIC, ASIGA, B9 Creator, FLASH FORGE Moon Ray, Prusa.
Dental Cast Harz Labs LCD Formlabs, PEOPOLY, UniZ, WANHAO, zortrax, ANYCUBIC, ASIGA, B9 Creator, FLASH FORGE Moon Ray, Prusa.
Tabelle 1: Ausbrennharze und Kompatibilität. Quelle: Filament2print.

Jedes Material hat andere Eigenschaften und erfordert andere Parameter. Sie haben jedoch alle ein gemeinsames Merkmal: Sie wurden entwickelt, um Wachsteile im Mikrofusionsverfahren zu ersetzen, mit einer Zusammensetzung, die Gussteile ohne Rückstände ergibt, die das Endergebnis der Teile beeinträchtigen könnten.

Nachdem die Teile gedruckt wurden, müssen sie ausgehärtet werden, wenn das Material dies erfordert. Dies hängt von der Zusammensetzung des Harzes ab. Um ein optimales Ergebnis zu erzielen, sollten stets die Empfehlungen des Herstellers befolgt werden.

2- Wachsbaum

Sobald die Teile ausgehärtet sind (wenn dieser Schritt erforderlich ist), kann die Unterlage entfernt werden, wobei stets mit großer Sorgfalt vorzugehen ist. Schleifpapier (400er Körnung oder höher) oder sogar ein rotierendes Werkzeug mit einem Polieraufsatz können verwendet werden, um eine vollständige Entfernung der Auflagefläche und ein perfektes Finish zu erzielen.

Zur Herstellung des Wachsbaums wird eine Wachsbasis entnommen und auf einer Gummihülle des Angusses befestigt. Kleine zylindrische Wachsstäbchen werden mit einem Wärmewerkzeug auf die Wachsbasis geschweißt. Die 3D-gedruckten Teile werden an das andere Ende der Stangen geschweißt.

Wachsbaum.

Bild 2: Gusswachsbaum. Quelle: FormLabs.

Dieses Verfahren ähnelt dem Mikrofusionsverfahren, das beim Gießen von traditionell geschnitzten Wachsstücken angewandt wird.

3- Vorbereitung der Form

Der Wachsbaum mit den 3D-gedruckten Teilen aus ausbrennbarem Harz wird in einen feuerfesten Stahlzylinder eingesetzt, der in den Gummizylinderdeckel eingepasst wird. Falls der Zylinder aus feuerfestem Stahl Löcher aufweist, sollten diese durch Umwickeln mit Klebeband abgedeckt werden

Zylindermantel aus feuerfestem Stahl.

Bild 3: Zylindermantel aus feuerfestem Stahl. Quelle: Formlabs.

Das Gussteil muss dann langsam gegossen werden, immer von der Seite des Zylinders, um den Baum mit den mit kalzinierbarem Harz 3D-gedruckten Teilen nicht zu beschädigen.

Gießen von Gussstücken in feuerfeste Stahlzylinder.

Bild 4: Gießen des Gussteils in einen feuerfesten Stahlzylinder. Quelle: Formlabs.

Beim Gießen ist es möglich, dass kleine Lufteinschlüsse zurückbleiben, die die Qualität der fertigen Teile beeinträchtigen können. Aus diesem Grund ist es sehr wichtig, den Entgasungsprozess in einer Vakuumkammer durchzuführen.

4- Burnout

Der Zylinder wird unter Beachtung der vom Hersteller empfohlenen Zeit- und Temperaturangaben in den Ofen geschoben. Während dieser Zeit verbrennt das Wachs rückstandslos und die Form ist fertig.

Burnout-Prozess.

Bild 5: Burnout-Prozess. Quelle: Formlabs.

Anschließend muss das gewünschte Metall in die Form gegossen werden, um die endgültigen Teile herzustellen.

5- Waschen und Polieren

Nach dem Gießen wird die Form vorsichtig aus dem Ofen genommen und mit einer Zange in Wasser getaucht. Während dieses Prozesses schmilzt das Gussstück, so dass die Metallteile sichtbar bleiben. Nach dem Waschen werden die Metallteile vom Baum getrennt, poliert und geschliffen, bis die gewünschte Oberfläche erreicht ist.

Waschvorgang.

Bild 6: Waschvorgang. Quelle: Formlabs.

Nach dem Waschen werden die Metallteile vom Baum getrennt, poliert und auf die gewünschte Oberfläche poliert.

3D-gedruckter Ring und Silberring.

Bild 7: 3D-gedruckter Ring mit ausbrennbarem Harz und Silberring nach dem Mikrofusionsverfahren. Quelle: Formlabs.

Die Verwendung von Gießharzen in der Schmuckbranche bietet zahlreiche Vorteile. Unter anderem können Sie so viele Modelle wie Sie wollen schnell und mit höchster Präzision in 3D drucken. Dies führt zu einer erheblichen Senkung der Kosten und Produktionszeiten.