نحوه ایجاد قالب های پرینت سه بعدی برای ریخته گری

ریخته‌گری سنتی + چاپ سه‌بعدی = قالب‌های ریخته‌گری سریع و آسان.

در سال‌های اخیر، تکنیک‌های ریخته‌گری سنتی با چاپ سه‌بعدی ترکیب شده‌اند تا قالب‌های سفارشی با طرح‌های دقیق ایجاد کنند که پیش‌تر دستیابی به آن‌ها دشوار (و گاهی غیرممکن) بود. ما به طور دقیق به نحوه ایجاد این قالب‌های ریخته‌گری با چاپ سه‌بعدی خواهیم پرداخت، اما ابتدا نگاهی سریع به چیستی آن‌ها و مزایا و معایبشان خواهیم داشت.

خدمات ریخته گری

قالب‌های سه‌بعدی برای ریخته‌گری چیست؟

قالب‌های سه‌بعدی برای ریخته‌گری اساساً اشکال یا فرم‌هایی هستند که با استفاده از فناوری چاپ سه‌بعدی ساخته می‌شوند. این قالب‌ها برای ساخت اشیا به کار می‌روند، به این صورت که مواد مایع مانند فلز، پلاستیک یا سیلیکون درون آن‌ها ریخته می‌شود (مشابه سینی‌های یخی که یخ‌هایی به شکل میوه یا حیوانات ایجاد می‌کنند). پس از سفت شدن ماده، قالب برداشته می‌شود و محصول نهایی ایجاد می شود.

خدمات پرینت سه بعدی با رزین

مزایا و معایب

از آنجایی که پرینت سه بعدی اقلامی را از یک طراحی کامپیوتری ایجاد می کند که با نرم افزار چاپ سه بعدی ایجاد شده است، می توانید قالب های پیچیده و سفارشی بسازید که ساخت آنها با تکنیک های سنتی قالب گیری عملا غیرممکن است. این یک فرآیند سریع است و قالب‌ها را در کوتاه‌ترین زمان ممکن می‌سازید، و اگر قالب شما آنطور که انتظار داشتید نشد، می‌توانید به راحتی فایل طراحی را تغییر دهید و دوباره چاپ کنید.

از نظر اقتصادی نیز در طولانی‌مدت مقرون به صرفه است، زیرا تنها به یک طرح دیجیتال، چاپگر سه‌بعدی و ماده چاپ نیاز دارید و هیچ ابزار گران‌قیمتی لازم نیست. این فرآیند فقط از مقدار مواد مورد نیاز استفاده می‌کند، بنابراین ضایعات کمی نیز ایجاد می‌شود.

“چاپ مستقیم قالب‌ها نیاز به ساخت الگوی اولیه را حذف می‌کند، که باعث می‌شود محصول سریع‌تر به بازار عرضه شود و امکان افزودن پیچیدگی بیشتری به طراحی را فراهم می‌کند؛ پیچیدگی‌هایی که با روش‌های قدیمی قالب‌سازی به‌طور سنتی قابل تولید نیستند.”

برای شفافیت کامل، خرید یک چاپگر سه‌بعدی، به‌ویژه یک چاپگر با کیفیت خوب، می‌تواند هزینه‌بر باشد. قالب‌های چاپ‌شده معمولاً نیاز به کار اضافی پس از چاپ، مانند سنباده‌زنی یا آب‌بندی، دارند تا به بهترین کیفیت دست یابند و گاهی سطح قالب‌های چاپ سه‌بعدی به نرمی قالب‌هایی نیست که با روش‌های سنتی به‌دست می‌آیند.

همچنین، قالب‌های چاپ‌شده سه‌بعدی ممکن است به اندازه قالب‌های ساخته‌شده به روش سنتی دوام نداشته باشند، به‌ویژه در برابر فشار یا دماهای بالا. با این حال، تنها جنبه‌ای که تکنیک‌های سنتی قالب‌سازی بر چاپ سه‌بعدی برتری دارند، اندازه قالب‌هایی است که می‌توانید بسازید. در چاپ سه‌بعدی، اندازه قالب محدود به اندازه چاپگر سه‌بعدی شما است.

خدمات پرینت سه بعدی پروجت

راهنمای ساخت قالب‌های سه‌بعدی

تا زمانی که بدانید چه می‌کنید، ساخت قالب‌های چاپ‌شده سه‌بعدی برای ریخته‌گری نسبتاً ساده است، بنابراین ما چند دستورالعمل مرحله‌به‌مرحله برای شما آماده کرده‌ایم.

1. طراحی یک مدل CAD

اولین مرحله، طراحی قالب با استفاده از نرم‌افزار CAD (طراحی به کمک کامپیوتر) و ایجاد یک مدل سه‌بعدی دیجیتال از چیزی است که قصد دارید ریخته‌گری کنید. برخی از نرم‌افزارهای CAD محبوب شامل Autodesk Fusion®، SolidWorks® و Tinkercad® هستند. اطمینان حاصل کنید که تمام جزئیات مانند زوایای شیب و خطوط جداکننده را رعایت کرده‌اید تا به راحتی بتوانید جسم نهایی را از قالب جدا کنید.

همچنین باید ضخامت دیواره‌ها را بررسی کنید تا مطمئن شوید قالب برای ماده ریخته‌گری به اندازه کافی قوی است. ممکن است بخواهید ویژگی‌های اضافی مانند کانال‌هایی برای ریختن ماده (راهگاه‌ها یا نازل‌ها) و منافذی برای خروج هوا در نظر بگیرید. بهترین توصیه‌های ما برای این مرحله این است که طراحی را ساده نگه دارید، به سراغ طراحی‌های متقارن بروید و از اجسام توپر در فضاهای توخالی اجتناب کنید.

2. انتخاب قالب توخالی یا توپر

در مرحله بعد، باید تصمیم بگیرید که مدل شما توخالی باشد یا توپر، زیرا فرآیند ریخته‌گری برای هر یک کمی متفاوت است. مدل‌های توخالی کمی پیچیده‌تر هستند زیرا نیاز به یک ساختار داخلی دارند که پس از ریخته‌گری باید برداشته شود. مدل‌های توپر نیازی به پشتیبانی داخلی ندارند، بنابراین معمولاً ساخت آن‌ها ساده‌تر است. اگر در حال ساخت یک مدل توپر هستید، می‌توانید مستقیماً به مرحله 4 بروید.

3. طراحی ساختار داخلی

برای مدل‌های توخالی، نیاز به ایجاد یک ساختار داخلی در داخل قالب دارید. قطعه نهایی شما باید دارای یک سوراخ باشد که به اندازه کافی بزرگ باشد تا بتوان مواد پشتیبان را پس از سفت شدن رزین خارج کرد. شما می‌توانید بلوک توپر داخل مدل توخالی خود را با استفاده از نرم‌افزار CAD ایجاد کنید. این بلوک را در فضای توخالی تراز کنید و سپس قطعات پشتیبانی اضافه کنید تا ساختار در طول ریخته‌گری در جای خود باقی بماند (که باید بعداً این قطعات را حذف کنید). این مرحله به‌طور کلی اطمینان می‌دهد که ریخته‌گری نهایی، پس از برداشتن قالب، شکل خود را از دست نمی‌دهد.

4. ایجاد یک بلوک توپر

برای ایجاد یک بلوک اطراف مدل که دیواره‌های خارجی قالب را تشکیل می‌دهد، باید مطمئن شوید که این بلوک ضد آب باشد (اگر از قبل توپر نیست، اگر هست، این مرحله را نادیده بگیرید). یک بلوک بزرگتر اطراف مدل طراحی کنید تا اطمینان حاصل شود که مدل در مرکز قرار گرفته است؛ مدل باید توسط بلوک احاطه شود و بین مدل و دیواره‌های داخلی بلوک فاصله وجود داشته باشد. سپس بلوک و مدل را به یک شیء واحد تبدیل کنید. اکنون بلوکی دارید که شکل و اندازه ریخته‌گری نهایی شما را تعیین می‌کند.

5. تقسیم بلوک

اگر مدل شما بسیار پیچیده است، ممکن است نیاز داشته باشید که بلوک را به دو یا چند قسمت تقسیم کنید تا پس از ریخته‌گری، به راحتی جدا شود. به این فکر کنید که کجا بهترین مکان برای ایجاد شکاف است تا این فرآیند را آسان‌تر کرده و آسیبی نبیند. به عنوان مثال، اگر مدل شما به شکل توپ است، حداقل به یک شکاف در وسط نیاز دارید تا بتوانید به راحتی بخش‌ها را از هم جدا کنید.

شکاف‌ها باید به شما امکان دسترسی به داخل مدل را بدهند تا در نهایت باعث فشار یا آسیب به آن نشوند. نکته برتر مهم در این بخش این است که از ایجاد اشکالی که باعث دشوار شدن حذف بلوک می‌شوند خودداری کنید. برای طراحی‌های کوچکتر و ساده‌تر، احتمالاً می‌توانید این مرحله را نادیده بگیرید.

6. قرار دادن مدل در داخل بلوک‌های توپر

در این مرحله، مدل خود را به صورت افقی داخل بلوک‌های تقسیم‌شده قرار دهید تا در مرکز قرار گیرد. این کار اطمینان می‌دهد که با قرار گرفتن بلوک‌ها در کنار هم، پوشش یکنواختی از هر دو طرف به دست آورید. مطمئن شوید که بلوک‌ها به‌خوبی اطراف مدل را احاطه کرده‌اند و پین‌های هم‌ترازکننده را برای راهنمایی و اتصال دقیق دو نیمه قالب اضافه کنید.

همچنین باید یک کانال مرکزی برای ریختن ماده ایجاد کنید که به اندازه کافی پهن باشد تا رزین به راحتی جریان یابد و از انسداد یا ایجاد حباب‌های هوا جلوگیری شود. توصیه می‌ شود یک محفظه برای رزین اضافی طراحی کنید که روی قالب قرار بگیرد؛ نیروی جاذبه به کشیدن رزین به داخل قالب کمک می‌کند و می‌توانید آن را به اندازه دلخواه بسازید تا مقدار دقیق رزین مورد نیاز را نگه دارد.

7. شروع چاپ سه‌بعدی

این قسمت جذاب کار است. اکنون می‌توانید چاپ قالب خود را شروع کنید. مطمئن شوید که چاپگر سه‌بعدی شما آماده و به درستی کالیبره شده و مواد مناسب نیز بارگذاری شده‌اند؛ چه در حال ریختن رزین به محفظه باشید یا از یک قرقره فیلامنت استفاده کنید. اطمینان حاصل کنید که بستر چاپ تمیز و تراز است و هیچ‌گونه مانعی برای هد چاپگر یا اکسترودر وجود ندارد. از نرم‌افزار برش (slicing software) برای آماده‌سازی طراحی خود برای چاپ استفاده کنید. این نرم‌افزار به چاپگر می‌گوید که قالب را به‌صورت لایه به لایه (یا “برش” به “برش”) بسازد و دستورالعمل‌های دقیقی در مورد مواردی مانند ارتفاع لایه، چگالی درونی (infill density) و سرعت چاپ ارائه می‌دهد. وقتی همه چیز آماده شد، دکمه چاپ را بزنید و در طول فرآیند مراقب باشید تا هرگونه مشکل احتمالی را به سرعت شناسایی کنید.

8. ریختن سیلیکون در قالب چاپ‌شده سه‌بعدی

پس از اینکه قالب چاپ شد (و چند لحظه‌ای از کار خود لذت بردید)، نوبت به تشکیل ریخته‌گری واقعی در داخل قالب چاپ‌شده سه‌بعدی می‌رسد. سیلیکون را مطابق دستورالعمل‌های بسته‌بندی مخلوط کنید و به آرامی آن را از یک سمت به داخل قالب بریزید تا سیلیکون به درستی تمام حفره‌ها را پر کند و از ایجاد حباب‌های هوا جلوگیری شود. این کار را آهسته و یکنواخت انجام دهید. اگر حباب‌هایی شکل گرفتند، با ضربه زدن یا تکان دادن آرام قالب می‌توانید آن‌ها را خارج کنید.

اگر حباب‌های هوا مشکل مداومی برای شما هستند، می‌توانید از یک محفظه خلأ یا ظرف فشار ویژه برای ریخته‌گری سیلیکون استفاده کنید تا حباب‌های هوا را به راحتی حذف کنید. اجازه دهید سیلیکون به طور کامل سفت شود، دستورالعمل‌های سیلیکون زمان مورد نیاز را مشخص خواهند کرد و سپس با دقت قالب را باز کنید. اگر قالب شما دارای شکاف است، می‌توانید نیمه‌ها را از هم جدا کنید؛ در غیر این صورت، با کمی انعطاف‌پذیری قالب، ریخته‌گری نهایی را آزاد کنید.

9. بریدن مواد اضافی

پس از اینکه ریخته‌گری به طور کامل سفت شد و از قالب خارج شد، مواد اضافی که ممکن است در لبه‌ها یا اطراف ریخته‌گری نشت کرده یا شکل گرفته باشد را با استفاده از ابزار مناسب، مانند چاقوی ظریف یا قیچی، برش دهید. این کار را به آرامی و با دقت انجام دهید تا به طور تصادفی به قطعه اصلی آسیب نزنید.