In diesem Artikel befassen wir uns mit der Technologie des 3D-Drucks mit Sand. Wir befassen uns mit den Prinzipien, Anwendungen und Vorteilen, dem Design der Geräte und dem technischen Prozess. Außerdem stellen wir einige 3D-Drucker vor, die für den Sanddruck verwendet werden, und zeigen Beispiele für gedruckte Bilder.
Dies ist ein allgemeiner Einführungsartikel zum 3D-Sanddruck.
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Geschichte des 3D-Sanddrucks
Die Geschichte des 3D-Sanddrucks begann in den späten 1990er Jahren mit der Zusammenarbeit zwischen dem deutschen Unternehmen Generis und der MIT Z Corporation. Das MIT entwickelte und patentierte die Pulverdrucktechnologie unter Verwendung eines Bindemittels. Die Zusammenarbeit zwischen den beiden Unternehmen führte Mitte der 2000er Jahre zur Entwicklung und Markteinführung der ersten Drucker.
Im Laufe der Zeit spaltete sich Generis in zwei separate Unternehmen auf, VoxelJet und ExOne. Heute sind die beiden Unternehmen führend in der Herstellung von Geräten für den 3D-Druck mit Schüttgutmaterialien unter Verwendung der Binder Jetting-Technologie.
Z Corp wurde im August 2005 an die Contex Holding verkauft und später, am 3. Januar 2012, von 3D Systems übernommen.
Over time, Generis split into two separate companies, VoxelJet and ExOne. Today, the two companies are the leaders in the production of equipment for 3D printing with bulk materials using the Binder Jetting technology.
Z Corp was sold to Contex Holding in August 2005, and later acquired by 3D Systems on January 3, 2012.
Über die Binder Jetting Technologie
Binder Jet Druckverfahren.
BinderJetting ist eine 3D-Drucktechnologie, bei der ein Bindemittel schichtweise auf Schüttgut aufgetragen wird. Mit dieser Technologie können Sie mit Metallpulver, Gips, Sand und vielen anderen Materialien drucken.
Mit dieser Technologie lassen sich Spritzgussformen mit Sand in beliebiger komplexer Geometrie bei Raumtemperatur drucken. Die 3D-gedruckten Sandformen können dann für den Guss verwendet werden.
Die wichtigste Technologie, die beim Sanddruck zum Einsatz kommt, ist die Binder-Jetting-Technologie. Um mehr über diese Technologie zu erfahren, lesen Sie unseren Artikel: Binder Jetting: Ein Überblick über die 3D-Drucktechnologie .
Wenn Sie mehr über die Anwendung von gedruckten Sandformen beim Gießen erfahren möchten, lesen Sie unseren Artikel:
Überblick: 3D-Drucktechnologien für den Metallguss.
Zweck des 3D-Sanddrucks
Sandgedruckte 3D-Modelle werden als Gussformen für Metalle verwendet. Sandguss ist die älteste bekannte Gießtechnik. Seine Ursprünge lassen sich bis 1000 v. Chr. zurückverfolgen.
Beim Druckverfahren wird ein Hohlraum in der Form des gewünschten Teils geschaffen, in den dann geschmolzenes Metall gegossen wird.
Dank der Sand-3D-Drucktechnologie ist dieser Prozess heute genauer und bequemer als je zuvor.
Wie funktioniert der 3D-Druck mit Sand?
Beim 3D-Sanddruck wird zunächst die erste Sandcharge in die Druckkammer gegeben und zu einer dünnen Schicht gepresst. Dann fährt der Druckkopf des 3D-Druckers über den Sand und trägt das Bindemittel entsprechend der vorgegebenen Schicht des Teils auf.
Der Sand, der nicht in das Teil eingearbeitet wird, d. h. der Sand, auf den das Bindemittel nicht gefallen ist, dient als Träger. Das bedeutet, dass das Teil eine beliebig komplexe Form haben kann. Der Vorgang wird so lange wiederholt, bis das Teil fertiggestellt ist.
Vorteile des 3D-Sanddrucks
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Schnelligkeit und niedrige Kosten
Die Herstellung von Spritzgussformen und Sandmodellen mithilfe des 3D-Drucks ist viel schneller und kostengünstiger als die Herstellung von Formen mit herkömmlichen Technologien. Traditionell konnte die Herstellung von Gussformen und -kolben mehrere Wochen dauern. Außerdem wurde für die Herstellung der Urmodelle eine Menge Material benötigt.
Der 3D-Sanddruck erfolgt in wenigen Stunden und erfordert keine großen Investitionen.
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Präzision
Mit dem 3D-Druck können Sie Drucke erhalten, die genau dem digitalen Modell entsprechen. Die Qualität der Drucke ist praktisch unabhängig vom menschlichen Faktor.
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Nahtlosigkeit und Oberflächenqualität
3D-Sandformen müssen nicht geteilt werden. Daher werden die Formen aus vollständigen Zielteilen hergestellt. Infolgedessen sind die Formen leichter, da keine Verstärkungselemente angebracht werden müssen. Außerdem muss das endgültige Teil weniger nachbearbeitet werden, da die Modelle keine Nahtstellen aufweisen.
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Komplexität der druckbaren Designs
Der 3D-Druck mit Sand, bei dem das Material, das das Modell umgibt, als Stütze dient, ermöglicht den Druck komplexer Spritzgussformen mit beliebiger Geometrie. Aus den 3D-gedruckten Abgüssen können Sie Teile herstellen, die mit herkömmlichen Gussverfahren nicht produziert werden können.
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Wirtschaftlich
Das im Modell nicht verwendete Material, das während des Drucks als Träger diente, kann nach dem Entfernen des gedruckten Teils wiederverwendet werden.
Beispiele für 3D-Druck mit Sand
Beispiele für den 3D-Sanddruck von Spritzgussformen, die mit der Binder Jet-Technologie gedruckt wurden.
Sand 3D-Druck Ausrüstung
FHZL PCM1500
Der 3D-Drucker für Sanddruck FHZL PCM1500 erstellt Sandmodelle von Spritzgussformen mit einer Genauigkeit von ± 0,3 Millimetern und einer Schichtdicke von 200 Mikrometern. Das Gerät hat ein Druckvolumen von 1500 x 1000 x 700 Millimetern.
FHZL PCM2200
Der 3D-Drucker FHZL PCM2200 hat ein Druckvolumen von 2200 x 1000 x 800 mm. Das Gerät kann mit Quarzsand, kalzinierten, sowie synthetischen und Verbundwerkstoffen drucken. Es ist Schichtdicke – von 200 Mikrometer.
ExOne S-Max Pro
ExOne S-Max Pro druckt Prototypen und Formen aus Sand mit einer Schichtdicke von 260 Mikrometern. Dieses Gerät verfügt über eine Druckkammer mit den Maßen 1800 x 1000 x 700 mm. Das Gerät verfügt außerdem über zwei Kammern mit einem Fassungsvermögen von jeweils 1260 Litern, die sich automatisch gegenseitig ersetzen.
ExOne S-Print
Der ExOne S-Print 3D-Drucker hat eine Druckkammer von 800 x 500 x 400 mm. Dieses Gerät druckt mit einer Schichtdicke von 240 Mikrometern.
