![](https://habrastorage.org/web/59f/568/564/59f568564b6e40ec9f4b86f4b9287a7d.jpg)
Многие ювелиры успешно применяют в своей работе программно-управляемые фрезерные станки, которые вытачивают восковки для литья, а некоторые аппараты — и сразу металлические детали. В этой статье мы рассмотрим 3D-печать как альтернативу и дополнение к этому процессу.
Скорость
При создании детали в единичном экземпляре, ЧПУ-фрезер выигрывает в скорости — фреза станка движется со скоростью до 2000-5000 мм/мин и там, где фрезер управится за 15 минут, принтер может печатать деталь до полутора часов, иногда даже больше.
Это справедливо, правда, лишь для простых и гладких изделий, типа обручального кольца простой формы и без рисунка, которые не требуют высокого качества поверхности, т.к. их легко быстро заполировать. Сложные изделия фрезер вытачивает так же неспешно, как их печатает 3D-принтер, а зачастую и дольше — время обработки может доходить до шести часов.
![](https://habrastorage.org/web/0dc/231/d70/0dc231d704b4499f84de4f9b4b3d4057.jpg)
Фото @FormlabsJp
При создании сразу серии изделий ситуация кардинально меняется — за один проход принтер способен распечатать полную платформу восковок — это площадка (на примере принтера Form 2) 145х145 мм, и их там помещается, в зависимости от размера моделей, до 35 штук. При скорости печати 10-30 мм/час (а печатает он слоями, сразу по всей площади платформы), это дает заметное преимущество перед фрезером, который единовременно вырезает лишь одну модель — это либо одна сложная деталь, либо несколько простых, плоских, из одной цилиндрической восковой заготовки.
Кроме того, 3D-принтер может печатать сразу елку моделей для отливки, без необходимости собирать ее из отдельных заготовок. Это тоже экономит время.
![](https://habrastorage.org/web/0c5/3bf/5d2/0c53bf5d2e6f49d8a577528a860581f3.jpg)
Фото @3d_cast
Точность и качество
Точность позиционирования фрезы в ЧПУ-аппаратах достигает 0,001 мм, что выше чем у 3D-принтера. Качество обработки поверхности фрезером зависит еще и от размера самой фрезы, а радиус вершины фрезы — не менее 0,05 мм, но движение фрезы задается программно, обычно это шаг в треть или половину фрезы, соответственно — все переходы сглаживаются.
![](https://habrastorage.org/web/d0b/871/d78/d0b871d78d13441f916a3124c559dacd.jpg)
Фото @freemanwax
Толщина слоя при печати на Form 2, самом популярном но далеко не самом точном принтере, а значит и вертикальная точность, составляет 0,025 мм, что в два раза меньше диаметра острия любой фрезы. Диаметр его луча составляет 0,14 мм, что уменьшает разрешение, но позволяет также получать более гладкую поверхность.
![](https://habrastorage.org/web/659/aa3/328/659aa332885b41dd8248b71f63f86960.jpg)
Фото @landofnaud
В целом, качество получаемых изделий на фотополимерном принтере и топовых фрезерных станках сопоставимое. В некоторых случаях, на простых формах, качество фрезерованной детали будет выше. Со сложностью форм история другая — 3D-принтер способен напечатать такое, что ни один фрезер никогда не вырежет, в силу конструктивных ограничений.
Экономичность
Фотополимеры, которыми печатают стереолитографические принтеры, стоят дороже обычного ювелирного воска. Крупные куски воска после фрезера можно переплавить в новые заготовки, хотя это тоже время и лишние действия, но и экономия. Фрезерованный воск выходит дешевле, в пересчете на стоимость каждого единичного изделия аналогичного объема.
Воск — не единственный расходный материал в работе фрезера, фрезы тоже постепенно стачиваются и требуют замены, их хватает на 1-2 месяца интенсивной работы, но это не сильно сокращает разрыв.
Работа фрезера, в пересчете на себестоимость изготовленных изделий, обходится дешевле.
![](https://habrastorage.org/web/810/359/7b5/8103597b501b401cbd5002aca99dbd7f.jpg)
Фото @3DHub.gr
Удобство и возможности
Специфика фрезеровки такова, что даже на пятиосевом станке фреза способна достать далеко не везде. Это вынуждает ювелиров создавать составные модели из нескольких частей, которые затем надо спаивать, а то и предварительно дорабатывать вручную. 3D-принтер же способен распечатать модель сколь угодно сложной формы, включая внутренние полости и сложные сочленения, за один проход.
Как это происходит
Распечатанные модели припаиваются к восковому стволу, затем получившаяся конструкция заливается гипсом или специальным раствором, после отвердения которого готовая форма разогревается в печи, а потом заливается металлом.
Материал восковок без остатка выгорает, позволяя металлу занять все освободившееся место и в точности повторить форму заготовки.
Подробнее:
1. Процесс литья начинается с печати модели и стандартной пост-печатной обработки — распечатанная деталь отделяется от поддержек, промывается, подвергается закрепляющей экспозиции в ультрафиолете, при необходимости — слегка полируется.
![](https://habrastorage.org/web/413/975/f03/413975f037c14db3b96c38a75e503268.jpg)
![](https://habrastorage.org/web/f24/858/130/f24858130abe43e29698a116bab3d9dd.jpg)
2. Далее процесс аналогичен тому, что применяется при литье с применением обычных восковок. Заготовки припаиваются к восковому литнику, который удержит их в правильном положении и создаст канал для распределения металла.
![](https://habrastorage.org/web/219/7a1/25e/2197a125ec864d46b0ed23df4495ae9c.jpg)
Если количество и размер изделий позволяют, можно пропустить этот этап — если распечатать изделия вместе с литником как единое целое.
3. Литник закрепляется в литьевой колбе. Если колба перфорирована, отверстия стоит закрыть, например — упаковочным скотчем.
![](https://habrastorage.org/web/d33/de8/b54/d33de8b5414942a59ecbfb47bd2747f3.jpg)
4. Заполняющий раствор смешивается в пропорциях указанных производителем.
![](https://habrastorage.org/web/a17/26b/4f0/a1726b4f08794b7880a656d7ee3b739c.jpg)
Потом его заливают в колбу с находящимся внутри литником. Наливают аккуратно, чтоб не повредить модели и не сместить елку.
![](https://habrastorage.org/web/01d/68a/381/01d68a38198e40cf92add93d17c5abb3.jpg)
5. Колба помещается в вакуумную камеру не менее, чем на 90 секунд, чтоб из раствора вышел весь воздух. Потом ее переносят в защищенное от вибрации место, для скорейшего застывания.
![](https://habrastorage.org/web/31a/120/8a1/31a1208a125641d7ae9340e8c997e180.jpg)
6. Литьевые емкости ставят в печь, холодную или разогретую до 167?C, и постепенно поднимают температуру, до полного выгорания пластика моделей.
![](https://habrastorage.org/web/75c/88d/7c3/75c88d7c38d64ea2adb39ff298fc0cda.jpg)
![](https://habrastorage.org/web/042/631/42b/04263142b75c4b6db2b89a4b0ec3f5f3.jpg)
Preheat — предварительный нагрев.
Insert flask — поместить колбу в печь.
Ramp — поднять (изменить) температуру.
Hold — держать температуру (пример: 3h = 3 часа)
7. По завершении этого процесса в форму заливают металл.
8. После заливки форму охлаждают, заполняющий материал вымывается.
![](https://habrastorage.org/web/9d6/9d1/676/9d69d1676a43460d916ff0647a44c3c6.jpg)
9. Остается лишь извлечь готовые изделия, разделить их и слегка отполировать.
![](https://habrastorage.org/web/c5d/3d6/0c9/c5d3d60c95bb49868afaa12a101a3b3d.jpg)
Фото изделий созданных Top3DShop:
![](https://habrastorage.org/web/32c/082/be5/32c082be57964811bc3f157e6d0eb962.jpg)
![](https://habrastorage.org/web/56d/66d/086/56d66d0866d947a1a34926f17229f6c0.jpg)
Выводы:
Обе технологии имеют свои плюсы и минусы. Если в ювелирной мастерской уже есть фрезерный ЧПУ-станок, то с большинством задач по изготовлению единичных экземпляров он справится. Более того — если изготавливаются только единичные экземпляры и не очень часто, то станок тут и в скорости выигрывает.
Если не стоит задачи развивать производство, увеличивать объем работ, оборот средств, поднимать уровень сложности изделий, то 3D-принтер будет лишь дополнительной финансовой нагрузкой.
При увеличении темпа и объемов работ, при постоянном введении новых моделей, преимущества 3D-принтера станут заметны сразу, в серийном производстве разница в скорости серьезная. Принтер сложно переоценить в быстром прототипировании и изготовлении партий заготовок.
Если же предприятие выполняет оба типа заказов — как единичные, так и серийные, — эффективнее и экономически целесообразнее будет иметь в хозяйстве оба аппарата, для разных типов работ, они органично дополнят друг друга.
Оборудование
Formlabs Form 2
![](https://habrastorage.org/web/32d/e80/73a/32de8073a887449a8bcdeb41260bd4a2.jpg)
Технология: SLA
Рабочая камера: 145 x 145 x 175 мм
Толщина слоя: 25-100 мкм
Фокус лазера: 140 мкм
Мощность луча: 250 мВт
Цена: 320 000 руб
Form 2 — компактный стереолитографический 3D-принтер, легко помещающийся на рабочем столе.
![](https://habrastorage.org/web/541/e48/5ba/541e485bac78452e9cb15c7c34e5e65d.jpg)
Благодаря своей точности (25-100 микрон) пользуется большой популярностью у ортодонтов и ювелиров, так как способен печатать множество изделий за один сеанс.
![](https://habrastorage.org/web/f6d/b99/161/f6db991610434356bb1022f862a23163.jpg)
Фото @FormlabsJp
Фотополимер для печати выжигаемых моделей стоит 46 000 рублей за картридж объемом 1 литр.
3D Systems Projet MJP 2500
![](https://habrastorage.org/web/6c7/340/c39/6c7340c39fd04619b867c2f9cb83856b.jpg)
Технология: MJM
Рабочая камера: 295 x 211 x 142 мм
Разрешение: 800 x 900 x 790 точек на дюйм
Толщина слоя: 32 мкм
Цена:3 030 000 рублей
Многоструйный принтер компании 3D Systems, предназначенный для печати литьевых заготовок материалами VisiJet и функциональных деталей — пластиками.
![](https://habrastorage.org/web/b39/4db/7fc/b394db7fc5c941f19de57df7787db750.jpg)
MJP уступает стереолитографическим принтерам в компактности — он значительно крупнее и не может быть размещен на рабочем столе, но это компенсируется скоростью печати и большей рабочей областью.
3D Systems ProJet MJP 3600W Max
![](https://habrastorage.org/web/f22/2ee/be0/f222eebe0d514fc19d994a7438c06f77.jpg)
Технология: MJM
Рабочая камера: 298 х 183 х 203 мм
Разрешение: до 750 x 750 x 1600 DPI
Толщина слоя от: от 16 мкм
Точность печати: 10-50 мкм
Цена: 7 109 000 рублей
ProJet 3600W Max — усовершенствованный вариант модели ProJet 3500 CPX, специализированного 3D-принтера для печати литьевых восковок. Это промышленные 3D-принтеры, используемые на производствах в режиме беспрерывной работы, с большой платформой и высокой производительностью. В принтерах данной серии использована технология многоструйного моделирования (Multi Jet Modeling, MJM), которая увеличивает скорость работы и позволяет использовать специально предназначенные для нее материалы VisiJet.
![](https://habrastorage.org/web/59e/284/e33/59e284e33fe2457482de0f580eced253.jpg)
Используемый в нем новый воск M3 Cast отличается высокой прочностью, модели из него не ломаются в руках при отделении от платформы или случайном падении, что случалось с моделями распечатанными из его предшественника — Hi Cast.
Стоит материал 95 263 рублей за 1,7кг
Flashforge Hunter — 3D-принтер
![](https://habrastorage.org/web/dc7/126/f7b/dc7126f7b9444044bb362099a87d1077.jpg)
Технология: DLP (digital light processing )
Область печати: 120?67.5?150 мм
Толщина слоя: 25-50 мкм (0.025/0.05 мм)
Разрешение: 62,5 мкм (0.0625 мм)
Цена: от 275 000 руб
Hunter — новый DLP 3D-принтер компании Flashforge. DLP — стереолитографическая технология использующая вместо лазера проектор.
Эта технология имеет свои плюсы — DLP-печать быстрее и способна дать большую детализацию на сверхмалых масштабах. С другой стороны — DLP-проекция состоит из пикселей, если необходима более гладкая поверхность — лучше выбрать SLA-принтер, например — Form 2.
![](https://habrastorage.org/web/42a/a66/ffe/42aa66ffe5f6473e925c166ddc310bcb.jpg)
Flashforge ?Hunter DLP 3D совместим с третьим поколением стереолитографических смол, что дает пользователю широкий выбор материалов для печати.
![](https://habrastorage.org/web/b63/f21/fc5/b63f21fc58d14e08b71e06e9692d5dcb.jpg)
В принтере использован DLP-модуль собственной разработки производителя, характеристики которого оптимизированы именно для 3D-печати. Этот компонент обладает большей линейной точностью, чем обычные DLP, предназначенные для бытовых видеопроекторов.
![](https://habrastorage.org/web/d54/85a/331/d5485a331fe04d68a39644a1db2d775b.jpg)
Wanhao Duplicator 7 v1.4
![](https://habrastorage.org/web/16b/d5f/956/16bd5f9565334d989f65c3535341b617.jpg)
Технология печати: DLP, 405нм
Максимальная скорость печати: 30 мм/час
Максимальная область печати: 120х68х200 мм
Разрешение: 2560х1440 точек на слой
Точность: 0.04 мм
Толщина слоя: 0.035-0.5mm
Вес: 12 кг
Цена: 35 900 рублей,
также доступна версия 1.3 за 24 900 р., о разнице между ними можно прочитать по ссылке.
Wanhao Duplicator 7 — недорогой фотополимерный принтер для того, чтоб попробовать стереолитографию. Недостатки этой модели — низкая стабильность работы, невысокое разрешение и проблемы с повторяемостью “из коробки”.
![](https://habrastorage.org/web/1a1/9c4/96b/1a19c496bb284eedb001828257df175f.jpg)
Фото @Sarah I.E. Monstah
Каждый экземпляр требует времени и внимания владельца, тщательной настройки, иногда перепрошивки для получения внятного результата.
![](https://habrastorage.org/web/a53/9ca/31a/a539ca31ab584bc183ff21912a8401b9.jpg)
Фото @Simone Rasetti
Хотя, у кого-то и с первого раза получается неплохо.
![](https://habrastorage.org/web/bb0/2bc/c04/bb02bcc046b84ea793ae8cdefa821348.jpg)
Фото @ Jin Shina?
Собственных смол для печати выжигаемых моделей Wanhao пока не представила, но с этим принтером можно использовать любой фотополимер отверждаемый UV с длиной волны 405 нм, а это стандартная для них характеристика. Например, MadeSolid Firecast или PhotoCentric Castable.
Для работы он вряд ли кому-то подойдет. Но для экспериментов и получения опыта это лучший выбор, учитывая цену.
Сканер необходим в тех случаях, когда нужно создать цифровую копию существующего изделия, для последующего ли тиражирования, или ее изменения и изготовления нового изделия.
Range Vision — Spectrum — 3D-сканер
![](https://habrastorage.org/web/93d/bfd/d3e/93dbfdd3e85f44559b5e560aa4f3c5d9.jpg)
Разрешение: 0,072 мм
Разрешение камеры: 3,1 Мп
Технология сканера: Оптическая
Точность: до 0,04 мм
Цена: 295 000 рублей
RangeVision Spectrum имеет 3 области сканирования и цветные камеры с разрешением 3,1 Мп. Доступны варианты комплектации с поворотным столом и кейсом для переноски. Аппарат разработан и производится в России — возможен заказ дополнительных аксессуаров в сжатые сроки.
Любое изделие распечатанное из фотополимерной смолы требует дополнительной экспозиции — дозасветки. Это можно делать и на ярком солнечном свету, и любыми ультрафиолетовыми лампами, но для стабильности результата целесообразнее использовать полимеризатор.
XYZprinting — Curing Chamber — Полимеризатор
![](https://habrastorage.org/web/a98/ed1/27a/a98ed127a2494191984e03989afb202c.jpg)
Диапазон излучения: 385 нм
Мощность: 16 Вт
Загрузка объектов: до 1,5 кг
Экспозиция: 1-60 мин
Срок службы диодов: 10 000 часов
Рабочий объем: 180 мм по диагонали, 200 высотой
Вес: 4 кг
Цена: 24 900 рублей
Полимеризационная камера XYZPrinting используется для окончательной обработки напечатанных стереолитографическим принтером изделий. Прибор прост в управлении: изделия достаточно поместить в камеру, установить время и интенсивность облучения и подождать несколько минут.
![](https://habrastorage.org/web/422/aac/5ab/422aac5ab71547bd8ae6f563658dfa5f.jpg)
Ультрафиолетовые диоды камеры обладают ресурсом работы 10 000 часов, поэтому она станет полезным и долговечным инструментом. Изделие подвергается излучению равномерно, со всех сторон, благодаря автоматически поворачивающейся на 360 градусов внутренней зеркальной стенке, что позволяет уменьшить время экспозиции и повысить качество обработки.
Хотите больше интересных новостей из мира 3D-технологий?
Подписывайтесь на нас в соц. сетях:
![](https://habrastorage.org/files/b25/fce/eff/b25fceeffa904b06ba0818fdef351e77.png)
![](https://habrastorage.org/files/c76/ee9/037/c76ee903753346c29abaa49280dfd828.png)
![](https://habrastorage.org/files/f91/396/101/f91396101d2b4579bb273636bc6283fd.png)
![](https://habrastorage.org/files/925/e7a/3b7/925e7a3b7e02499e833866f3b09f7674.png)
Поделиться с друзьями
lash05
В стоматологии не используют такое еще?
Top3DShop
Здравствуйте!
Используют, конечно. В стоматологии с помощью 3D-печати делают коронки, хирургические гиды и многое другое.
Элайнеры например.