Особливості конструювання моделей для їх 3D-друкування і наступної газифікації в ливарній формі
Methods of optimization and casting of gasified patterns (Lost Foam Casting Process, LFCP) have been studied, with the development of methods for the application of 3D printed patterns for LFCP. The hollow shell printed polymer patterns are designed by designers in an effort to bring them closer in...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автори та афіліації: |
|
| Ключові слова: | keywords |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Physico-technological Institute of Metals and Alloys
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/17 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Metal and Casting of Ukraine |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Metal and Casting of Ukraine| _version_ | 1871465390743224320 |
|---|---|
| author | Дорошенко, Володимир |
| author_facet | Дорошенко, Володимир |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Володимир Дорошенко",
"institution": "Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України"
}
] |
| author_sort | Дорошенко, Володимир |
| baseUrl_str | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-22T12:09:42Z |
| description | Methods of optimization and casting of gasified patterns (Lost Foam Casting Process, LFCP) have been studied, with the development of methods for the application of 3D printed patterns for LFCP. The hollow shell printed polymer patterns are designed by designers in an effort to bring them closer in weight to expanded polystyrene (EPS) patterns in such a way that their cores are printed as thin spacers, which prevent deformation of the pattern walls and ensure gas permeability for neutralization of gases by combustion. Taking excess gases out of shape for patterns with as much specific weight as possible than EPSs paves the way for preventing the negative effects that these gases can cause during casting. The peculiarity is that it is desirable to print the supports for printing shells so that they can be used as spacers between the shell walls of the pattern, or spacers to make inserts of simple geometric shape with EPS. The walls of the pattern, which have no cavity, should be printed with exhaust ducts or perform in them directed porosity of the pattern from the bottom up (when the pattern is in the mold) with the resulting output of gases through the vapor with the igniter at its outlet. Examples of production of fired patterns with the use of additive technology and castings obtained from such patterns are given. Printed patterns have a high surface cleanliness and can be performed in complex configurations. It is often more profitable to print one pattern instead of several parts made by traditional technologies, from which an equivalent printed pattern design is assembled. The given schemes of the main operating cycles from the examples of making one-time patterns at the stage of technological preparation at the launch of new castings show advantages in the speed of obtaining the first castings on 3D printed patterns compared to patterns obtained in traditional equipment. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:49:47Z |
| format | Article |
| fulltext |
54 ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 30, 2022. № 2 (329)
про модель з ППС. Якщо разова модель з ППС до-
сконало визначає геометрію і високу точність розмі-
рів виливка, спрощує формовку в сухому піску з його
вібрацією протягом 1–2 хв без масивних енергоємних
формувальних машин, за рахунок тиску газів від га-
зифікації моделі дозволяє зміцнювати вакуумовану
піщану форму під час заливки металу і його тверд-
нення, то до її недоліків можна віднести небажаний
вплив продуктів газифікації (газових і твердих вугле-
цевих залишків) на якість виливка (при некоректному
техпроцесі) та виділення газів в повітря цеху, що псує
умови праці і шкодить довкіллю (при порушенні умов
вентиляції і нейтралізації шкідливих газів).
В якості прикладу 3D-друку полімерних моделей
на рис. 1 зображено моделі лопатей крильчаток турбі-
ни [1], що були виготовлені як з порожниною, що утво-
рюється при склейці моделі з двох половинок (а), так і
цільними (в), цільні моделі знизу мають тонкі техноло-
П
роцес ЛГМ (Lost Foam Casting Process) у вакуу-
мованих формах з сухого піску, дозволяє отриму-
вати недорогі металеві виливки, другі за низьким
рівнем собівартості від отримуваних в сирих пі-
щано-глинистих формах. Але ЛГМ має значно ширшу
сферу застосування в діапазоні за масою виливків
0,2–5000 кг і вище та вигідніше для разового-дрібно-
серійного лиття (що домінує в Україні), точності ви-
ливків і охоплює зону лиття за моделями, що вито-
плюються, і у форми з холоднотвердних сумішей.
Проблема у загальному вигляді полягає у слаб-
кому застосуванні досить універсального ЛГМ, недо-
статньому розкритті потенціалу цього процесу, осо-
бливо сприятливого до цифровізації як основи фор-
мування нового вигляду ливарного виробництва.
Аналізуючи історію застосування в ливарних це-
хах ЛГМ-процесу, практично можна сказати наступне:
«що йому допомагає, те йому і вадить». Мова йде
ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 30, 2022, № 2 (329), 54-58
https://doi.org/10.15407/steelcast2019.10.064
УДК 669.13: 621.74.045
В.C. Дорошенко, д-р техн. наук, ст. наук. співр., пров. наук. співр., e-mail: doro55v@gmail.com,
https://orcid.org/0000-0002-0070-5663
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України (Київ, Україна)
Особливості конструювання моделей для їх 3D-друкування і
наступної газифікації в ливарній формі
Досліджено способи оптимізації і удосконалено процес лиття за моделями, що газифікуються (ЛГМ), з розроб-
кою методів застосування для ЛГМ 3D-друкованих моделей. Порожнисті оболонкові друковані полімерні моделі
конструктори виконують такими у прагненні наблизити їх за масою до моделей з пінополістиролу (ППС) таким
способом, що їх серцевини друкують як тонкі розпірки, які запобігають деформації стінок моделі та забезпечують
газопроникність моделі для виводу газів крізь трубку випора за межі форми для нейтралізації газів методом спа-
лювання. Виведення надлишку газів за межі форми для моделей з можливо більшою питомою вагою, ніж із ППС,
відкриває шлях до запобігання негативних наслідків, які ці гази можуть спричинити в процесі лиття. Особливістю
є те, що підпірки для друку оболонок бажано друкувати так, щоб їх застосувати як розпірки між оболонковими
стінками моделі, або розпірки робити вставками простої геометричної форми з ППС. Стінки моделі, які не мають
порожнини, слід друкувати з газовідвідними каналами або виконувати в них направлену пористість моделі знизу
вгору (при розташуванні моделі в ливарній формі) з результуючим виводом газів крізь випор з запальником на
його виході. Наведено приклади виготовлення моделей, що випалюються, з застосуванням адитивної техноло-
гії та виливків, що отримані за такими моделями. Друковані моделі мають високу чистоту поверхні та можуть
виконуватись складної конфігурації. Нерідко вигідніше видрукувати одну модель замість виконаних традиційни-
ми технологіями кількох частин, з яких збирають рівноцінну друкованій модельну конструкцію. За приведеними
схемами основних операційних циклів з прикладів виготовлення разових моделей на етапі технологічної підго-
товки при запусканні у виробництво нових виливків видно переваги у швидкості отримання перших виливків за
3D-друкованими моделями, порівняно з моделями, отриманими в традиційній оснастці.
Ключові слова: лиття за моделями, що газифікуються; 3D-друк; адитивне виробництво; разові моделі; ней-
тралізація газів; газопроникність; порівняння технологій.
ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОБНИЦТВА І ПРОЦЕСИ ЛИТТЯ МЕТАЛІВ ТА СПЛАВІВ
55ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 30, 2022. № 2 (329)
ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОБНИЦТВА І ПРОЦЕСИ ЛИТТЯ МЕТАЛІВ ТА СПЛАВІВ
На рис. 2, а [3] показано приклад заливання ме-
талом прожареної оболонкової форми, виконаної за
надрукованою на 3D-принтері разовою моделлю, що
витоплюється. Поруч (зліва біля форми) тримають
факел для запалювання газів, що будуть виходити з
прямокутних отворів у верхній частині форми, яка об-
рамляє надливи. Рис. 2, б демонструє високі якість і
чистоту поверхні технічних деталей, вилитих з нержа-
віючої сталі аналогічним способом в компанії Aleph
Objects у формах за друкованими моделями [3].
Значно нижча була б собівартість виливків за тех-
нологією лиття за друкованими моделями, що газифі-
куються (ЛГМ) в вакуумованій ливарній формі з сип-
кого піску, з якістю отриманих виливків, як на рис. 1, г
чи 2, б. Але маса сучасних друкованих моделей на
одиницю об’єму вища від моделей з ППС, відповідно,
і твердий вуглецевий залишок, а також газотвірність з
ростом пікових тисків від можливої газифікації моде-
лей у формі, що впливає на якість виливків.
Також для порожнистих моделей при затіканні у
форму першого металу можливе різке збільшення
тиску газу від термодеструкції моделі через дію те-
плового випромінювання на внутрішню поверхню
значної площі зсередини полімерної оболонкової
моделі. При цьому модель швидко руйнується без
поступового виділення газу, порівняно з відносно рів-
номірним тиском для суцільних моделей з ППС, що
гічні опори, необхідні для друку. Показано варіант сер-
цевини оболонкової моделі (б) у вигляді комірчастих
розпірок (каркасу) для утримання зовнішніх оболонок
склеєної моделі (а), що важливо при наступних опера-
ціях виготовлення форми без деформації порожнис-
тої моделі. Також показано приклад крильчатки (г) з
металевими лопатями, вилитими в оболонкові піщані
форми за друкованими моделями, що випалюються.
3D-друкування полімерних моделей є одним із
кроків переходу ливарного виробництва до епохи
Індустрії 4.0, яка характеризується ознаками кібер-
фізичного перетворення від цифрового (зображення
чи креслення на комп’ютері) до фізичного (об’єкту чи
твердотілого виробу), яке ще називають цифро-фі-
зичним перетворенням (digital-to-physical conversion)
[2]. Простими словами, вже зараз і чим далі ливарник
не стоїть біля печі з лопатою чи біля форми з трамбів-
кою, а працює за комп’ютером.
Водночас лиття металу за моделями (див. рис. 1),
що випалюються (по типу способу Replicast), досить
дорогий за вартістю процес, практично аналогічний
литтю за моделями, що витоплюються, з багатора-
зовим нанесенням вогнетривких шарів на модель,
їх тривалою сушкою при створенні керамічної обо-
лонкової форми та витратами на випалення моделі
з форми прожарюванням у печах і з нейтралізацією
газів з цих печей.
3D-друковані полімерні моделі: модель лопаті з двох половин-оболонок і порожниною, що утворюється після їх
склейки (а); варіант каркасної структури внутрішніх розпірок для оболонок моделі (б); модель лопаті цільна (в); крильчатка
з металевими лопатями, вилитими за моделями, що випалюються (г) [1]
Рис. 1.
Заливання металом прожареної оболонкової форми: а – за моделлю, що надруковано на 3D-принтері; б – крупний
план литих деталей за 3D-друкованими моделями [3]
Рис. 2.
56 ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 30, 2022. № 2 (329)
ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОБНИЦТВА І ПРОЦЕСИ ЛИТТЯ МЕТАЛІВ ТА СПЛАВІВ
загрожує появою браку литва. Тому моделі адитив-
ного виробництва зараз випалюють з форм перед їх
заливанням.
Метою цієї статті є опис науково-технологічної роз-
робки процесу ЛГМ з використанням 3D-друкованих
моделей, що виготовлені у вигляді таких технологіч-
них конструкцій, які наближають лиття до відпрацьо-
ваного процесу ЛГМ (з ППС-моделями). Водночас при
цьому бажано зменшити вірогідність появи надмірно
високого тиску газу у формі і нейтралізувати можливі
викиди газу за межі ливарної форми.
Під керівництвом проф. О.Й. Шинського нині про-
водиться цикл науково-технологічних досліджень у
ФТІМС НАН України для розробки методів ЛГМ за
друкованими моделями. Такі конструкції порожнин-
них моделей з гладкими зовнішніми оболонками і
внутрішніми розпірками чи каркасом доопрацьову-
ють для мінімізації: 1) витрат на 3D-друк, 2) пікових
газових виділень від полімеру високої газотвірності
(зокрема вибором легковагих полімерів низької газо-
твірності) і 3) об’єму викидів газу в повітря цеху від
газифікації моделі. При цьому в процес ЛГМ включе-
но деяку особливість, що властива вакуум-плівковій
формовці, – поєднання порожнини моделі (форми) з
повітрям цеху крізь канали в моделі та їх продовжен-
ня трубчастими випорами. Тоді надлишкові газовиді-
лення (у тому числі бурхливі чи пікові) від газифікації
моделі виводяться на верхню поверхню форми, де
гази підпалюють для знешкодження їх згорянням [4].
Застосування вакуумування піщаної форми, що
притаманне ЛГМ, забезпечує відкачування частини га-
зів від термодеструкції (газифікації) моделі крізь пісок
форми вакуумним насосом, який підключають до цієї
контейнерної форми. Кількість цих відкачаних газів
залежить від газопроникності протипригарної фарби,
що наносять на модель, а також величини розріджен-
ня, що забезпечує вакуумний насос. Відпрацювання
технології надійного спалення газів на поверхні фор-
ми дозволить мінімальну кількість продуктів газифіка-
ції пропускати крізь пісок, щоб його не забруднювати
конденсатом, що утворюється на поверхні піщинок від
проходження цих газів. При цьому відпрацьований
охолоджений пісок потребує мінімального очищення
і придатний для багатократного повторного викорис-
тання при виготовленні ливарних форм.
При друкуванні моделей на 3D-принтері також
особливістю є те, що підпірки для друку оболонок
(які необхідні як підкладки для друкування у просто-
рі, як на рис. 1, в) бажано виконувати так, щоб вони
при складанні двох оболонок ставали розпірками між
оболонковими стінками моделі. А стінки моделі, які
виготовляють без порожнини, слід друкувати з газо-
відвідними каналами або виконувати в них направле-
ну пористість моделі знизу вгору (при розташуванні
моделі в ливарній формі) з результуючим виводом га-
зів крізь канал випору з запальником на його виході.
Також пропонується застосування прямокутних
вставок з ППС (з густиною не вище ~20 кг/м3) замість
розпірок, або відоме [5] виготовлення вставок з поді-
бного ППС за формою друкованих оболонок, на які
вони опираються. Тоді разова модель виглядає як мо-
дель (болванка-опора) з ППС, облицьована тонкими
3D-друкованими оболонками. Приклад такої фігурної
декоративної моделі показано на рис. 3, де модель
з серцевиною із ППС має наклеєну оболонку з полі-
меру PLA (а), ця ж оболонка на ППС-основі покрита
фарбою (б), заливання металом виготовленої форми
за цією моделлю при ЛГМ (в). Таким способом вили-
вок (г) отримано як з чорних, так і з кольорових спла-
вів [5]. Характерно, що такий декоративний виливок
складної геометрії з гладкою поверхнею вигідно отри-
мати з друкованою оболонкою та без механічної об-
робки застосувати, наприклад, для прикрашення схо-
дів з фігурними литими балясинами.
3D-друк часто дозволяє створювати такі конструк-
ції моделей, які з ППС можливо виготовити лише з
кількох частин, що дає економію на збиранні моде-
лей і зростанні точності моделі. Також комп’ютерне
програмне забезпечення 3D-друку значно прискорює
технологічну підготовку виробництва. Якщо традицій-
не виробництво може тривати тижнями до випуску
першої моделі виливка з виготовленням відповідної
оснастки, то програмна підготовка для 3D-друку за-
ймає дні до виготовлення моделі без паперової доку-
ментації і оснастки для моделі виливка, а також часто
з оптимізацією на комп’ютері конструкції майбутнього
виливка з оптимальним розміщенням його у ливар-
ній формі і проєктуванням найбільш сприятливого
режиму заливання розплавом металу цієї форми. На
рис. 4 [6] зображено процес оптимізації на комп’ютері
ЛГМ-процес з моделлю, що має 3D-друковану обо-
лонку і серцевину з ППС: а – модель з друкованою оболон-
кою; б – пофарбована модель; в – заливання прожареної
форми; г – готовий виливок як частина декоративної кон-
струкції
Рис. 3.
Процес оптимізації конструкції модельного класте-
ра з двох моделей, внизу під монітором лежать друковані
моделі
Рис. 4.
57ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 30, 2022. № 2 (329)
ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОБНИЦТВА І ПРОЦЕСИ ЛИТТЯ МЕТАЛІВ ТА СПЛАВІВ
на етапі технологічної підготовки і виготовлення мо-
делей литих деталей точного машинобудування при
однакових операціях формовки і лиття.
Висновки
Таким чином, удосконалення ЛГМ-процесу ви-
конано шляхом розробки конструкції 3D-друкованої
моделі з мінімально можливою об’ємною вагою і, від-
повідно, газотвірністю, гладкою поверхнею, переваж-
но оболонкової конструкції з внутрішніми розпірками
(або вставками з ППС простої геометричної форми),
які бажано поєднати з технологічними опорами для
друку. Модель важливо виконати повністю вентильо-
ваною з порожнинами чи каналами вздовж всієї кон-
струкції з виводом газів крізь канали випорів на по-
верхню форми для нейтралізації методом спалюван-
ня надлишкових викидів газу. За наведеними схемами
основних операційних циклів з прикладів виготовлен-
ня разових моделей на етапі технологічної підготовки
при запусканні у виробництво нових виливків видно
переваги у швидкості отримання перших виливків за
3D-друкованими моделями, порівняно з моделями,
отриманими в традиційній оснастці (прес-формах). А
застосування ЛГМ-процесу додатково зменшить три-
валість формовки і витрати на неї.
конструкції кластера з двох видрукуваних моделей
(такий кластер поміщають у піщану форму) для ви-
ливків, аналогічних показаним на рис. 2, б.
На рис. 5 і 6 [7] показано приклади схем етапів
для порівняння технологій виготовлення модельної
оснастки і разової моделі, що випалюється в кера-
мічній оболонковій формі, традиційним способом
(рис. 5, а) і 3D-друком (рис. 6, а) для виробництва
першої (сигнальної) литої деталі в цеху спеціального
машинобудування. А також показано відповідні схе-
ми (рис. 5, б і рис. 6, б) основних складових витрат,
зокрема кількість зайнятих фахівців, витрат часу на
виготовлення таких моделей та можливості технології
щодо складності литої конструкції. Витрати на матері-
ал моделі не враховано, бо його застосовують в обох
випадках. Витрати на модельну оснастку можуть ма-
ти варіанти як для опочної форми, так і для оболон-
кової форми. Видно значні переваги у часі 3D-друку
Схеми: а – традиційної технології виготовлення мо-
дельної оснастки; б – основні складові витрат і можливос-
ті такої технології при виготовленні разової моделі за цією
оснасткою
Рис. 5.
Схеми: а – адитивної технології виготовлення мо-
дельної оснастки; б – основні складові витрат і можливості
такої технології
Рис. 6.
1. Митраков Г.Н., Евдокимов С.Н., Лаврик Е.Г. и др. Использование аддитивных технологий при литье по выжигаемым
моделям. Омский научный вестник. 2015. № 2. С. 80–84.
2. Industry 4.0: How to navigate digitization of the manufacturing sector. McKinsey Digital (2015). URL: https://www.mckinsey.
de/files/mck_industry_40_report.pdf
3. Benefits of 3D Printing for Investment Casting. Mar 01, 2019. URL: https://www.engineering.com/story/benefits-of-3d-printing-
for-investment-casting
4. Патент 147217 Україна, МПК: B22C 7/02, B22C 9/04. Спосіб лиття металу за моделями, що газифікуються, з окислен-
ням продуктів газифікації / О.Й. Шинський, В.С. Дорошенко. Опубл. 24.04.2021, Бюл. № 16.
ЛІТЕРАТУРА
58 ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 30, 2022. № 2 (329)
ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОБНИЦТВА І ПРОЦЕСИ ЛИТТЯ МЕТАЛІВ ТА СПЛАВІВ
5. Sarah Jordan, Mark DeBruin. Additive Manufacturing Evaporative Casting. Materials Science and Technology. 2017. October
8–12. Р. 281–288.
6. 3D Print Patterns For Investment Casting. 20.02.2019. URL: https://www.lulzbot.com/learn/tutorials/3d-print-patterns-
investment-casting
7. Ахмедова Ш.А. Традиционные и аддитивные технологии в производстве деталей машин. Universum: технические на-
уки. 2021. № 11 (92). С. 34–37. URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12579
Надійшла 27.12.2021
REFERENCES
1. Mitrakov, G.N., Evdokimov, S.N., Lavrik, E.G. et al. (2015). The use of additive technologies in casting for burned-out models.
Omskij nauchnyj vestnik, no. 2, pp. 80–84 [in Russian].
2. Industry 4.0: How to navigate digitization of the manufacturing sector. McKinsey Digital (2015). URL: https://www.mckinsey.
de/files/mck_industry_40_report.pdf
3. Benefits of 3D Printing for Investment Casting. Mar 01, 2019. URL: https://www.engineering.com/story/benefits-of-3d-printing-
for-investment-casting
4. Patent of Ukraine no. 147217. IPC: B22C 7/02, B22C 9/04. Method of metal casting according to gasified models with oxidation
of gasification products, O.I. Shynskyi, V.S. Doroshenko, opubl. 24.04.2021, Bull. no. 16 [in Ukrainian].
5. Sarah Jordan, Mark DeBruin (2017). Additive Manufacturing Evaporative Casting. Materials Science and Technology. October
8–12, Р. 281–288.
6. 3D Print Patterns For Investment Casting. 20.02.2019. URL: https://www.lulzbot.com/learn/tutorials/3d-print-patterns-
investment-casting
7. Akhmedova, Sh.A. (2021). Traditional and additive technologies in the production of machine parts. Universum: tekhnicheskie
nauki, no. 11 (92), pp. 34–37. URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12579 [in Russian].
Received 27.12.2021
Summary V.S. Doroshenko, Dr. Sci. (Engin.), Senior Research Scientist, Leading
Researcher, e-mail: doro55v@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-0070-5663
Physico-technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine
(Kyiv, Ukraine)
Features of designing patterns for their 3D printing and subsequent gasification in the mold
Methods of optimization and casting of gasified patterns (Lost Foam Casting Process, LFCP) have been studied, with the
development of methods for the application of 3D printed patterns for LFCP. The hollow shell printed polymer patterns are
designed by designers in an effort to bring them closer in weight to expanded polystyrene (EPS) patterns in such a way that
their cores are printed as thin spacers, which prevent deformation of the pattern walls and ensure gas permeability for neu-
tralization of gases by combustion. Taking excess gases out of shape for patterns with as much specific weight as possible
than EPSs paves the way for preventing the negative effects that these gases can cause during casting. The peculiarity is that
it is desirable to print the supports for printing shells so that they can be used as spacers between the shell walls of the pat-
tern, or spacers to make inserts of simple geometric shape with EPS. The walls of the pattern, which have no cavity, should be
printed with exhaust ducts or perform in them directed porosity of the pattern from the bottom up (when the pattern is in the
mold) with the resulting output of gases through the vapor with the igniter at its outlet. Examples of production of fired patterns
with the use of additive technology and castings obtained from such patterns are given. Printed patterns have a high surface
cleanliness and can be performed in complex configurations. It is often more profitable to print one pattern instead of several
parts made by traditional technologies, from which an equivalent printed pattern design is assembled. The given schemes
of the main operating cycles from the examples of making one-time patterns at the stage of technological preparation at the
launch of new castings show advantages in the speed of obtaining the first castings on 3D printed patterns compared to pat-
terns obtained in traditional equipment.
Lost Foam Casting Process; 3D printing; additive manufacturing; one-time patterns; gas neu-
tralization; gas permeability; comparison of technologies.Keywords
|
| id | oai:oai.metalsandcasting.com:article-17 |
| institution | Metal and Casting of Ukraine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-23T01:01:17Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Physico-technological Institute of Metals and Alloys |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | wwwmetalsandcastingcom/0f/a9db960b045a94c2709e9b1edc59760f.pdf |
| spelling | oai:oai.metalsandcasting.com:article-172026-07-22T12:09:42Z Features of designing patterns for their 3D printing and subsequent gasification in the mold Особливості конструювання моделей для їх 3D-друкування і наступної газифікації в ливарній формі Дорошенко, Володимир lost foam casting process 3D printing additive manufacturing one-time patterns gas neutralization gas permeability comparison of technologies лиття за моделями, що газифікуються 3D-друк адитивне виробництво разові моделі нейтралізація газів газопроникність порівняння технологій Methods of optimization and casting of gasified patterns (Lost Foam Casting Process, LFCP) have been studied, with the development of methods for the application of 3D printed patterns for LFCP. The hollow shell printed polymer patterns are designed by designers in an effort to bring them closer in weight to expanded polystyrene (EPS) patterns in such a way that their cores are printed as thin spacers, which prevent deformation of the pattern walls and ensure gas permeability for neutralization of gases by combustion. Taking excess gases out of shape for patterns with as much specific weight as possible than EPSs paves the way for preventing the negative effects that these gases can cause during casting. The peculiarity is that it is desirable to print the supports for printing shells so that they can be used as spacers between the shell walls of the pattern, or spacers to make inserts of simple geometric shape with EPS. The walls of the pattern, which have no cavity, should be printed with exhaust ducts or perform in them directed porosity of the pattern from the bottom up (when the pattern is in the mold) with the resulting output of gases through the vapor with the igniter at its outlet. Examples of production of fired patterns with the use of additive technology and castings obtained from such patterns are given. Printed patterns have a high surface cleanliness and can be performed in complex configurations. It is often more profitable to print one pattern instead of several parts made by traditional technologies, from which an equivalent printed pattern design is assembled. The given schemes of the main operating cycles from the examples of making one-time patterns at the stage of technological preparation at the launch of new castings show advantages in the speed of obtaining the first castings on 3D printed patterns compared to patterns obtained in traditional equipment. Досліджено способи оптимізації і удосконалено процес лиття за моделями, що газифікуються (ЛГМ), з розробкою методів застосування для ЛГМ 3D-друкованих моделей. Порожнисті оболонкові друковані полімерні моделі конструктори виконують такими у прагненні наблизити їх за масою до моделей з пінополістиролу (ППС) таким способом, що їх серцевини друкують як тонкі розпірки, які запобігають деформації стінок моделі та забезпечують газопроникність моделі для виводу газів крізь трубку випора за межі форми для нейтралізації газів методом спалювання. Виведення надлишку газів за межі форми для моделей з можливо більшою питомою вагою, ніж із ППС, відкриває шлях до запобігання негативних наслідків, які ці гази можуть спричинити в процесі лиття. Особливістю є те, що підпірки для друку оболонок бажано друкувати так, щоб їх застосувати як розпірки між оболонковими стінками моделі, або розпірки робити вставками простої геометричної форми з ППС. Стінки моделі, які не мають порожнини, слід друкувати з газовідвідними каналами або виконувати в них направлену пористість моделі знизу вгору (при розташуванні моделі в ливарній формі) з результуючим виводом газів крізь випор з запальником на його виході. Наведено приклади виготовлення моделей, що випалюються, з застосуванням адитивної технології та виливків, що отримані за такими моделями. Друковані моделі мають високу чистоту поверхні та можуть виконуватись складної конфігурації. Нерідко вигідніше видрукувати одну модель замість виконаних традиційними технологіями кількох частин, з яких збирають рівноцінну друкованій модельну конструкцію. За приведеними схемами основних операційних циклів з прикладів виготовлення разових моделей на етапі технологічної підготовки при запусканні у виробництво нових виливків видно переваги у швидкості отримання перших виливків за 3D-друкованими моделями, порівняно з моделями, отриманими в традиційній оснастці. Physico-technological Institute of Metals and Alloys 2023-05-19 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/17 Metal and Casting of Ukraine; Vol. 30 No. 2 (2022): Metal and Casting of Ukraine Метал та лиття України ; Том 30 № 2 (2022): Метал та лиття України 2706-5529 2077-1304 uk https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/17/17 Авторське право (c) 2023 Володимир Дорошенко https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | лиття за моделями що газифікуються 3D-друк адитивне виробництво разові моделі нейтралізація газів газопроникність порівняння технологій Дорошенко, Володимир Особливості конструювання моделей для їх 3D-друкування і наступної газифікації в ливарній формі |
| title | Особливості конструювання моделей для їх 3D-друкування і наступної газифікації в ливарній формі |
| title_alt | Features of designing patterns for their 3D printing and subsequent gasification in the mold |
| title_full | Особливості конструювання моделей для їх 3D-друкування і наступної газифікації в ливарній формі |
| title_fullStr | Особливості конструювання моделей для їх 3D-друкування і наступної газифікації в ливарній формі |
| title_full_unstemmed | Особливості конструювання моделей для їх 3D-друкування і наступної газифікації в ливарній формі |
| title_short | Особливості конструювання моделей для їх 3D-друкування і наступної газифікації в ливарній формі |
| title_sort | особливості конструювання моделей для їх 3d-друкування і наступної газифікації в ливарній формі |
| topic | лиття за моделями що газифікуються 3D-друк адитивне виробництво разові моделі нейтралізація газів газопроникність порівняння технологій |
| topic_facet | lost foam casting process 3D printing additive manufacturing one-time patterns gas neutralization gas permeability comparison of technologies лиття за моделями що газифікуються 3D-друк адитивне виробництво разові моделі нейтралізація газів газопроникність порівняння технологій |
| url | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/17 |
| work_keys_str_mv | AT dorošenkovolodimir featuresofdesigningpatternsfortheir3dprintingandsubsequentgasificationinthemold AT dorošenkovolodimir osoblivostíkonstruûvannâmodelejdlâíh3ddrukuvannâínastupnoígazifíkacíívlivarníjformí |