2021年3月雜誌專題3D列印

3D 脫蠟列印機Projet MJP 2500 IC 為鑄造業帶來新的里程碑

■實威國際 / 陳泊江 工程師

 

前言

Projet MJP 2500 IC(如圖1 所示)於2018 年10 月16 日由3D Systems 發表,此機臺為鑄造產業開啟全新的道路,2500 IC 採用單噴頭多噴嘴的成型,透過多個精細噴嘴噴印圖案,再由滾輪壓平後以光照固化,每層層厚為42μm,其列印品質精細,且由100% 蠟材料成型。

其特別之處為主材料與支撐材雖皆為蠟,但其成分巧妙的控制在不同的熔點,使後處理時去除支撐材容易且分明,此技術大幅增加了設計人員的自由度,無論是輕量化、複雜結構、設計變更……等,利用雲端數位化降低模具庫存,減少對設計人員創意的限制,讓產業在這樣的優勢下有不一樣的發展。

Projet MJP 2500 IC 列印機優勢

其主要被應用於熔模鑄造的快速蠟模生產(如圖2 所示),適用範圍如下:
• 小到中型批量生產;
• 具有多版本測試的即時設計驗證;
• 定制化金屬零部件;
• 無需裝配勞力/ 成本,多個零件合併成更高性能的部件;
• 傳統模具所不能實現的更高的零件複雜性;
• 拓撲優化和輕量化零件;
• 消除模具設計和製造的快速金屬鑄造原型。

關於Projet MJP 2500 IC 列印機,其具備了「周轉時間快」、「降低成本」、「高度設計自由」、「提升製造敏捷性」等四大優勢。

 

周轉時間快

使用無需模具的RealWax ™單噴頭多噴嘴列印完成蠟模生產,加快上市時間。ProJet MJP2500 IC 可為直接蠟質模型列印應用數位化工作流程,提高生產率,具有快速的零件製作時間,可提供客戶更優質服務。

 

降低成本:

可消除工具和庫存成本,並為幾百件的中小型零件生產提供成本優勢。此外,由於設備運作穩定,無需人工參與設備運轉,可降低人工成本。

 

高度設計自由:

能按照使用者的需求生產更複雜的零件幾何形狀,並提供性能更好且更具成本效益的部件。此外,還可生產同步設計變數。

 

提升製造敏捷性:

為使用者提供更多的靈活性和通用性,可按需創建、反覆運算、生產和改良產品。此外,還為使用者提供了零庫存模具生產的優勢。

 

與傳統脫蠟製造製程進行對比

傳統脫蠟鑄造的製程(如圖3 所示),必須先因應模型開模具製作蠟模,蠟模成型後組成蠟樹,將蠟樹沾漿並裹上耐火砂4 至5 層,之後進入脫蠟的程序,將蠟溶出後再進行燒結,使其蠟和水氣都完全去除後才澆鑄。

而有了2500 IC 後,透過3D 列印的技術直接成型蠟模,客戶可以省去模具的成本以及等待開模的時間,且往後的設計變更也不用擔心需要再重新開模,使整個生產線達到有感的優化。透過Projet MJP 2500 IC不僅省略了傳統製程的蠟模製作,減少了蠟模的設計、製作、模具交付的時間,甚至沒有模具使用後囤放的問題,此快速且方便的嶄新技術,無論是開發、學術研究都能快速地為客戶列印測試以及開發用模型,ProjetMJP 2500 IC 於學術研究開發上比傳統CNC 加工更能測試不同複雜的工件,其參數的優化與模型的優化皆可讓設計人員有更多發揮,為產業帶來更多的利益。

 

圖1:Projet MJP 2500 IC 列印機
圖2:2500IC 快速蠟模成型物件

應用的成功案例

Invest Cast 1981 年成立,致力於將鑄造技術應用於機械加工與製造業務,現階段在美國的三個地點生產優質零件,其業務繁榮,案件眾多,而後Invest Cast為了節省成本與時間,並更有效率地進行量產,為此他們選擇了Projet MJP 2500 IC。

根據Invest Cast 內部原型專家Al Hinchey 的說法,Projet MJP 2500 IC 縮短了熔模鑄造過程的時間,並能在2-5 日之內完成從模型到金屬的過渡,這比起之前的平均交貨時間(6-12 週)還低。

Hinchey 為鑄造廠提供3D 列印圖案已有13 年了,對3D Systems 的新數位鑄造廠解決方案的各個方面都印象深刻。除了無與倫比的生產速度和較低的圖案成本外,Hinchey 表示圖案的高品質深受客戶信賴與稱譽。他說:「2500 IC 蠟模的表面光潔度令人驚嘆。客戶現在皆會特別要求以Projet MJP 2500 IC 列印。」

2500 IC 可以實現高保真度,解析度為600 x 600 x 600DPI,鋒利的邊緣和光滑的表面,這也節省了InvestCast 在後期處理方面的大量時間。對此,Invest Cast表示:「我們的客戶一直在要求我們尋求更好的公差的方法,從CAD 模型精確且完整列印成蠟模,經過鑄造後,還須透過許多機加工操作以及提高表面光潔度的精加工操作,這些後處理階段成為3D 列印密不可分的程序,為了使成品更加完善與接近實際可應用的成品,研究適合的後處理方式將會成為未來的一大挑戰與趨勢。」■


圖3:脫蠟製造流程圖
圖4:利潤成本分析圖


圖5:從列印成型到脫蠟鑄造

 

SMARTMolding編輯部

《ACMT 模具與成型智慧工廠雜誌》(ACMT SMART Molding Magazine),將擴大報導,如「先進成型技術」、「3D 列印」、「模具製造」、「智慧工廠」、「數位化轉型」、「自動化」等領域,為讀者帶來更多全新內容。內容上未來也將對業界的企業進行一連串的採訪報導,報導範圍不會僅限於臺灣,同時預計也推出對華東、華南,以及東南亞等地區的各家企業進行採訪報導,帶各位讀者領略這些企業的崛起過程與成功經驗。

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