SLÉVÁRENSTVÍ č. 3– 4/ 2017
5 – 6 / 2 017 | p ř e s n é l i t í | i n v e s t m e n t c a s t i n g
Modely z PMMA penetrované voskem, určené k obalení do keramiky PMMA patterns penetrated by wax designed to be coated with ceramics
Obr. 1. Fig. 1.
Písková forma vytištěná 3D tiskárnou ExOne, včetně integrovaných jader A sand mould printed with a 3D print- er ExOne including integrated cores
Obr. 2. Fig. 2.
Hliníkový odlitek sání motoru z pískové formy Aluminium casting of the engine intake made in a sand mould
Obr. 8.
Fig. 8.
+ jádra mohou být rozpuštěna ve vodě
+ dobré výsledky u slitin lehkých kovů + nízká tvorba plynů
Obr. 10 a 11.
Obr. 8. Obr. 3.
Fig. 3.
Modelová deska s pryskyřičnými odlitky (1, 2) a s 3D tištěnými modely (3, 4) – Motor Jikov Slévárna, a. s. A pattern plate with resin castings (1, 2) and the 3D printed patterns (3, 4)—the joint-stock company of Motor Jikov Slévárna, a. s.
Fig. 8.
Obr. 6. Fig. 6.
3D tištěný model unašeče (materiál PMMA potažený voskem) a výsledný ocelový odlitek A printed pattern of a body (the PMMA material coated with wax) and the resulting steel casting
Obr. 3. Fig. 3.
3D tiskárna ExOne 3D printer ExOne
Obr. 9. Fig. 9.
Trojdílná forma a výsledný litinový segment fontány A triplet mould and the resulting cast iron segment of the fountain
Vytavitelný model vytištěný 3D tiskárnou voxeljet, povrchová úprava smáčení voskem Investment pattern printed with the 3D printer voxeljet, surface treatment with wax wetting
− komplexní konečné opracování
− vyjmutí jádra relativně obtížné + možnost kompletní recyklace nespojeného písku − pojivový materiál nasává vzdušnou vlhkost
Příklad jader vyrobených 3D tiskem s anorganickými pojivy
vou úsporou. Stejně tak je možné spojit více komponent. To snižuje nejen počet dílů, ale také zmenšuje vynaložené úsilí sléváren před a po odlévání.
3D TISK
L i t e ra t u ra [1] VDI: Generative Fertigungsverfahren Rapid-Technologien (Rapid Prototyping) Grundlagen, Begriffe, Qualitätskenngrößen, Liefervereinbarungen. Berlin, Dezember 2009 (3404). [2] EDERER, Ingo Dr.: Werkzeuglose Formherstellung mittels 3D-Druck- technologie. Giesserei-Praxis, 2004, 55(11), s. 407–410. ISSN 0016-9781. [3] HÖCHSMANN, Rainer: Wie das 3-D-Druckverfahren Gießereiprozesse revolutioniert. Giesserei, 2013, 100(11), 66–68. ISSN 0016-9765. [4] HOECHSMANN, Rainer: Perspektiven 3D-Druck: Auf dem Sprung in die Serienfertigung. Giesserei,
3 D t i s k p í s k u s f e n o l ovo u p r ysk yřic í (ob r. 1 2 , t a b. V I, o b r. 1 3 – 1 5)
pro použití ve slévárenství. F I R E M N Í P R E Z E N TACE
Modelové zařízení realizováno pomocí 3D tisku z plastu, 3D tiskárnou EOS, materiál polyamid. Model má žebra v nejhlubším místě hluboká cca 14 cm Pattern equipment realized with 3D printing of plastic, with the 3D printer EOS, material polyamide. The pattern has its ribs in the deepest spot deep approx. 14 cm
+ pojivový materiál založený na − relativně vysoké náklady na písek vodním skle (křemičitan sodný)
Obr. 12. Průběh technologie s fenolovou pryskyřicí pro 3D tisk
Obr. 1.
Křivky chladnutí ze zkoušek s dodatečným aktivním chlazením vzduchem v pískové formě [8]
Obr. 2.
Srovnání simulace CDF (vlevo) s experimentem (uprostřed) a simulace DEM (vpravo) po 2 s míchání [9]
Obr. 3.
Snížení intenzity vzduchových vměstků od původního (vlevo) k upravenému procesu odlévání (vpravo) v oblasti chladicích žeber konstrukčního dílu [14]
Tab. VI. Přednosti a nevýhody 3D tisku písku s fenolovou pryskyřicí Obr. 13. Příklad jader vyrobených 3D tiskem s fenolovou pryskyřicí
Obr. 6. Obr. 9.
Fig. 9.
Obr. 4. Fig. 4.
Příklad vnitřní struktury u modelů. Struktura napravo je nejvhodnější pro modely určené k vypálení An example of the internal structure of the patterns. The structure on the right is the most suitable for patterns destined to be burned
Obr. 4. Fig. 4.
Fig. 5.
Fig. 6.
Přednosti
nevýhody
+ běžný písek, žádná úprava
+ nízká deformace za horka (rozměrová přesnost odlitků)
+ dosahuje po vytisknutí 240 N/ cm²
+ nízký vývin plynů
Obr. 10. Hliníkový odlitek realizovaný z vytavitelného modelu Fig. 10. Aluminium casting realized with the use of the investment pattern
+ vynikající pevnost po dodatečném opracování až do 500 N/cm²
+ možnost tisku velmi tenkých částí jader
+ nízký obsah pojiva (1,9 hmot. %)
+ kompletní recyklace nespojeného písku
Z ávě r
Kombinace tradičního formování s 3D tištěnými díly Combination of the traditional moulding with 3D printed parts
3D tisk s voxeljetem umožňuje při použití běžných slévárenských materiálů jako např. tradičních křemenných písků, polymethylmethakrylátu a vhodných pojivových systémů dosažení perfektních slévárenských řešení jak při lití do pískových forem, tak u přesného lití. Při tom se dají zpracovat všechny slévatelné lehké a těžké kovy v kvalitě srovnatelné se sériovou výrobou a při stejné manipulaci. Pomocí 3D tisku se dají vytvořit komplexní geometrie precizně a s časo-
Fig. 5. Obr. 10. Zleva: 3D tištěný model, vysokorychlostní sušení skořepin, vypalovací pec pro modely ABS, surový odlitek Fig. 10. From the left: a 3D printed pattern, high speed drying of shell moulds, ABS, a raw casting
S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4
Hliníkový odlitek, gravitační lití do písku, modelové zařízení realizováno pomocí 3D tisku z plastu, 3D tiskárnou EOS, materiál polyamid Aluminium casting, gravity sand casting, pattern equipment, realized using 3D printing of plastic, with the 3D printer EOS, material polyamide
83
83
Obr. Příklad jader vyrobených 3D 14 a 15. tiskem s fenolovou pryskyřicí Obr. 7. Fig. 7.
Modelové zařízení realizováno pomocí 3D tisku z plastu, 3D tiskárnou EOS, materiál polyamid Pattern equipment realized with 3D printing of plastic, with the 3D printer EOS, material polyamide
− zvýšená procesní teplota vede ke smršťování
+ volně nastavitelný obsah pojiva + možnost tisku dutých struktur a z toho vyplývající pevnost
Vizualizace litinové fontány na Pražském hradě Visualization of the cast-iron fountain at the Prague Castle
Obr. 5.
Obr. 5.
3D tiskárna EOS 3D printer EOS
Hliníkový odlitek, gravitační lití do písku, modelové zařízení realizováno pomocí 3D tisku z plastu, 3D tiskárnou EOS, materiál polyamid Aluminium casting, gravity sand casting, pattern equipment, realized using 3D printing of plastic, with the 3D printer EOS, material polyamide
Obr. 11. 3D tiskárna voxeljet Fig. 11. 3D printer voxeljet
S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4
87
87
− odstraňování horkého písku
2014, 101(3), 26. ISSN 0016-9765. [5] SÉGAUD, Jean-Marc: Vision 2025 – 3D-Drucken von Kernen.: Giesserei, 2014, 101(3), 24–25. ISSN 0016-9765. [6] BERGER, Uwe; HARTMANN, Andreas; SCHMID, Dietmar: Additive Fertigungsverfahren : Rapid Prototyping, Rapid Tooling, Rapid Manufacturing. 1. Aufl. Haan-Gruiten: Europa Lehrmittel, 2013. [7] WALLENHORST, Carolin Dr.: Grundlagen zum Verständnis der anorganischen Kernfertigung. Giesserei-Praxis, 2010, 61(6), s. 181–184. ISSN 0016-9781.
S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4
101
101
strukční díl závěsu kola litým hliníkovým dílem, aby vyhověli požadavkům na rostoucí snižování hmotnosti automobilu. Cílem s tím spojených výpočtů dynamického namáhání v softwaru ANSYS byla napřed nová konstrukce konstrukč-
112
ního dílu a současně potom jak technologie lití, tak lokalizace nejvíce namáhaných oblastí konstrukčního dílu v reálném případě zatížení. Navazující simulace odlévání v programu MAGMAsoft měly umožnit volbu vhodné slitiny hliníku,
112
FIREMNÍ PREZENTACE
Presentations of companies
98
Hüttenes-Albertus CZ, s. r. o., Děčín 3D tisk. Úzká spolupráce firem voxeljet a Hüttenes-Albertus Group
102
103
104
106
Simulace kompozitních materiálů Aby se vyhovělo stále rostoucím požadavkům na pevnost a současné snižování hmotnosti litých součástek, vyrábějí se tyto díly mnohem častěji z kompozitních materiálů. Usiluje se přitom o jejich gradientnost – obzvlášť namáhané oblasti tak mohou být vyrobeny z materiálů s vyšší pevností a většinou vyšší hustoty, zatímco spíše málo namáhané oblasti, které mají omezenou pevnostní funkci, z materiálů lehčích. Jako nejlepší příklad lze na tomto místě uvést hliníkovou klikovou skříň se zalitými litinovými vložkami (válců).
S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4
která by mohla splnit požadavek na minimální mez průtažnosti definovaný předtím. V dalším příspěvku se T. Trout aj. [14] zabývají simulační optimalizací procesu odlévání ve společnosti ESI Group, při kterém se odvzdušnění s podporou vakua nahradilo odvzdušňováním konvenčním. Tato úprava postupu a zařízení byla motivována úsporami vyplývajícími ze zastaralosti evakuační jednotky a nestabilitou úrovně odvzdušňování. Současně se měly odstranit problémy se zvýšenými otřepy, které vyvolávaly velkou potřebu dokončovacích úprav formy. Instalace konvenčního odvzdušňování však vyžadovala nové uspořádání vtokové soustavy, protože jinak se muselo počítat se zvýšeným výskytem studených spojů a vzduchových vměstků. K novému dimenzování a s tím spojenou simulací odlévání se použil software ProCast. Přitom bylo možné lokálně přesunout vzduchové vměstky z odlitku do přetoků.
Aditivní výroba
Fig. 7.
ADITIVNÍ V ÝROBA
Obr. 7.
Vypalitelné modely zavěšení kola pro výrobu keramické formy metodou přesného lití Investment patterns of the wheel carrier for the production of a cera- mic mould by the investment casting method
ADITIVNÍ V ÝROBA
Fig. 2.
nevýhody
+ absence toxických materiálů + žádné emise u odlévání
RO ČN Í PŘ EH L EDY
Přednosti a nevýhody 3D tisku písku s anorganikou
Přednosti
Obr. 2.
M a r t i n L i e p e l Ch r i s t i a n K r u t zg e r
3D tisk. Úzká spolupráce firem voxeljet a Hüttenes-Albertus Group Ch. Fourberg – L. Pacal – S. Ivanov – D. Hošák – M. Lubojacký
Tab. V.
METOS, v. o. s., Chrudim 3D data ve slévárenství ACESO PRAHA, s. r. o. Ondarshiner. Poprvé v Evropě! Stroj, který zajistí všechny potřeby pro regeneraci písku ALTREVA, spol. s r. o., Třebíč Poctivé pracovní oděvy s dlouhou životností pro náročný průmysl Eurovision, a. s., Brno, Praha Vyplatí se čerpat dotace z EU? … ano
HACZ_Slevarenstvi_obalka_042017_230x317_b.indd 1
in ze r c e
3 D t i s k á r ny v p ra x i – v y u ž i t í m o d e r n í t e c h n o l o g i e v e s l é v á r e n s t v í H . J i rá n ko v á
3 D t i s k v e s l é v á r e n s t v í v Če s ké a S l o v e n s ké r e p u b l i c e R . Z a j í č e k
3–4/2017
27.03.17 9:50
OBÁLKA Cover Hüttenes-Albertus CZ, s. r. o., Děčín MODELÁRNA LIAZ, s. r. o., Liberec WÖHR CZ, s. r. o., Brno METOS, v. o. s., Chrudim
INZERCE Advertisements 103 ACESO PRAHA, s. r. o.
Rösler Oberflächentechnik GmbH, Untermerzbach, Německo Kontinuální omílací systém přizpůsobený stávající periferii Rychlé a efektivní obrábění hliníkových tlakových odlitků
ROZHOVORY
Interviews
108
G ÁČ, D.
Možnost zaměstnávání odsouzených ve slévárně na příkladu brněnské věznice
RUBRIKY
107 Rösler Oberflächentechnik
Sections
110
Roční přehledy | Annual overviews
GmbH, Untermerzbach, Německo
117
SSČR, profesní vzdělávání pracovníků
107
114
Zprávy Svazu sléváren České republiky | News from the Association
of Foundries of the Czech Republic
118
Zprávy České slévárenské společnosti | News from the Czech Foundrymen Society
120
Kalendář akcí | Schedule of events
122
Slévárenské veletrhy | Foundry fairs
123
Zajímavosti | Curiosities
124
Výzkum, vývoj, programy a projekty | Research, development, programs and projects
125
Vysoké školy informují | Information from universities
126
Publikace | Publications
126
Transactions AFS
127
Zahraniční slévárenské časopisy | Foreign foundry journals
130
Ze zahraničních časopisů | From the foreign journals
131
Blahopřejeme | Congratulations
131
Nekrolog | Obituary
132
Vzpomínáme | Commemorations
105 ALTREVA, spol. s r.o.,
Třebíč
173 ČSS, z. s.
54. slévárenské dny ®
106 Eurovision, a. s., Brno,
Praha
59. MEZINÁRODNÍ STROJÍRENSKÝ VELETRH 9.– 13. 10. 2017 BRNO – VÝSTAVIŠTĚ
