Розробка режимів видалення 3D-друкованих полімерних моделей з керамічних ливарних форм
The use of additive technologies, particularly 3D printing, to make patterns instead of traditional wax patterns is promising for casting into ceramic molds. However, when using polymer patterns, there is a problem of cracking ceramic shells during their firing. The goal of the work was to develop o...
Gespeichert in:
| Datum: | 2024 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Physico-technological Institute of Metals and Alloys
2024
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/233 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Metal and Casting of Ukraine |
Institution
Metal and Casting of Ukraine| _version_ | 1859471989263040512 |
|---|---|
| author | Нейма, О.В. Шинський, О.Й. Калюжний, П.Б. Михнян, О.В. |
| author_facet | Нейма, О.В. Шинський, О.Й. Калюжний, П.Б. Михнян, О.В. |
| author_sort | Нейма, О.В. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2024-01-05T20:21:26Z |
| description | The use of additive technologies, particularly 3D printing, to make patterns instead of traditional wax patterns is promising for casting into ceramic molds. However, when using polymer patterns, there is a problem of cracking ceramic shells during their firing. The goal of the work was to develop optimal thermo-kinetic modes of removal of disposable plastic patterns from ceramic molds, which will prevent the formation of cracks in ceramics. During the study, samples of patterns made by 3D printing from various plastics were selected and examined. Laboratory tests were carried out on a batch of ceramic shells made of electrocorundum. The methods of removing plastic patterns from ceramic molds by means of two-stage firing in thermal furnaces were investigated. The low-temperature stage of firing consisted in gradually heating the ceramics up to 350 °C. During it, the material of the patterns was compacted, softened, melted, and partially gasified. This reduced uncontrolled gas pressure and stress in the ceramic and prevented the formation of cracks in it. The high-temperature firing phase (1000—1100 °С) was performed for sintering ceramics and removing the remains of plastic materials. The influence of different plastic materials on the quality of the casting mold was investigated. It is proposed to use PLA plastic for the 3D printing of patterns, as it meets the requirements of environmental friendliness and cost. The possibility of improving the surface quality of ceramic shells by coating them with a thin layer of wax-like material is also considered. According to the results of research on the surface of ceramic forms, it is proposed to add structural elements to plastic patterns that reduce deformations of ceramic forms during firing. The developed firing modes of the patterns are used in the production of ceramic molds for endoprostheses. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:51:18Z |
| format | Article |
| id | oai:oai.metalsandcasting.com:article-233 |
| institution | Metal and Casting of Ukraine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:51:18Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | Physico-technological Institute of Metals and Alloys |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:oai.metalsandcasting.com:article-2332024-01-05T20:21:26Z Development of removal modes of 3D-printed polymer patterns from ceramic molds Розробка режимів видалення 3D-друкованих полімерних моделей з керамічних ливарних форм Нейма, О.В. Шинський, О.Й. Калюжний, П.Б. Михнян, О.В. Polymer pattern 3D printing investment casting ceramic mold firing cracking полімерна модель 3D-друк точне лиття керамічна форма випалювання тріщиноутворення The use of additive technologies, particularly 3D printing, to make patterns instead of traditional wax patterns is promising for casting into ceramic molds. However, when using polymer patterns, there is a problem of cracking ceramic shells during their firing. The goal of the work was to develop optimal thermo-kinetic modes of removal of disposable plastic patterns from ceramic molds, which will prevent the formation of cracks in ceramics. During the study, samples of patterns made by 3D printing from various plastics were selected and examined. Laboratory tests were carried out on a batch of ceramic shells made of electrocorundum. The methods of removing plastic patterns from ceramic molds by means of two-stage firing in thermal furnaces were investigated. The low-temperature stage of firing consisted in gradually heating the ceramics up to 350 °C. During it, the material of the patterns was compacted, softened, melted, and partially gasified. This reduced uncontrolled gas pressure and stress in the ceramic and prevented the formation of cracks in it. The high-temperature firing phase (1000—1100 °С) was performed for sintering ceramics and removing the remains of plastic materials. The influence of different plastic materials on the quality of the casting mold was investigated. It is proposed to use PLA plastic for the 3D printing of patterns, as it meets the requirements of environmental friendliness and cost. The possibility of improving the surface quality of ceramic shells by coating them with a thin layer of wax-like material is also considered. According to the results of research on the surface of ceramic forms, it is proposed to add structural elements to plastic patterns that reduce deformations of ceramic forms during firing. The developed firing modes of the patterns are used in the production of ceramic molds for endoprostheses. Використання адитивних технологій, зокрема 3D-друку, для виготовлення моделей замість традиційних воскових моделей є перспективним для методу лиття в керамічні форми. Однак при використанні полімерних моделей існує проблема розтріскування керамічних оболонок при їх випалюванні. Мета роботи полягала у розробці оптимальних термо-кінетичних режимів видалення разових пластикових моделей з керамічних форм, що запобігатимуть утворенню тріщин в кераміці. В ході дослідження було підібрано та досліджено зразки моделей, виготовлених 3D-друком з різних пластиків. Лабораторні випробування проведено на партії керамічних оболонок із електрокорунду. Досліджено методи видалення пластикових моделей з керамічних форм шляхом двоетапного випалювання в термічних печах. Низькотемпературний етап випалювання полягав у поступовому нагріванні кераміки до 350 °С. Під час нього відбувалося компактування, розм’якшення, розплавлення та часткова газифікація матеріалу моделей. Це зменшувало неконтрольований тиск газів і напруження у кераміці та запобігало утворенню тріщин у ній. Високотемпературна фаза випалювання (1000—1100 °С) виконувалася для спікання кераміки та видалення залишків пластикових матеріалів. Досліджено вплив різних пластикових матеріалів на якість ливарної форми. Запропоновано використовувати PLA пластик для 3D-друку моделей, оскільки він відповідає вимогам екологічності та вартості. Також розглянуто можливість покращення якості поверхні керамічних оболонок за допомогою покриття тонким шаром воскоподібного матеріалу. За результатами досліджень поверхні керамічних форм запропоновано додавати конструктивні елементи до пластикових моделей, які зменшують деформації керамічних форм під час випалювання. Розроблені режими випалювання моделей використані при виготовленні керамічних форм для ендопротезів. Physico-technological Institute of Metals and Alloys 2024-01-01 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/233 10.15407/steelcast2023.03.049 Metal and Casting of Ukraine; Vol. 31 No. 3 (2023): Metal and Casting of Ukraine Метал та лиття України ; Том 31 № 3 (2023): Метал та лиття України 2706-5529 2077-1304 10.15407/steelcast2023.03 uk https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/233/232 Авторське право (c) 2023 Метал та лиття України |
| spellingShingle | полімерна модель 3D-друк точне лиття керамічна форма випалювання тріщиноутворення Нейма, О.В. Шинський, О.Й. Калюжний, П.Б. Михнян, О.В. Розробка режимів видалення 3D-друкованих полімерних моделей з керамічних ливарних форм |
| title | Розробка режимів видалення 3D-друкованих полімерних моделей з керамічних ливарних форм |
| title_alt | Development of removal modes of 3D-printed polymer patterns from ceramic molds |
| title_full | Розробка режимів видалення 3D-друкованих полімерних моделей з керамічних ливарних форм |
| title_fullStr | Розробка режимів видалення 3D-друкованих полімерних моделей з керамічних ливарних форм |
| title_full_unstemmed | Розробка режимів видалення 3D-друкованих полімерних моделей з керамічних ливарних форм |
| title_short | Розробка режимів видалення 3D-друкованих полімерних моделей з керамічних ливарних форм |
| title_sort | розробка режимів видалення 3d-друкованих полімерних моделей з керамічних ливарних форм |
| topic | полімерна модель 3D-друк точне лиття керамічна форма випалювання тріщиноутворення |
| topic_facet | Polymer pattern 3D printing investment casting ceramic mold firing cracking полімерна модель 3D-друк точне лиття керамічна форма випалювання тріщиноутворення |
| url | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/233 |
| work_keys_str_mv | AT nejmaov developmentofremovalmodesof3dprintedpolymerpatternsfromceramicmolds AT šinsʹkijoj developmentofremovalmodesof3dprintedpolymerpatternsfromceramicmolds AT kalûžnijpb developmentofremovalmodesof3dprintedpolymerpatternsfromceramicmolds AT mihnânov developmentofremovalmodesof3dprintedpolymerpatternsfromceramicmolds AT nejmaov rozrobkarežimívvidalennâ3ddrukovanihpolímernihmodelejzkeramíčnihlivarnihform AT šinsʹkijoj rozrobkarežimívvidalennâ3ddrukovanihpolímernihmodelejzkeramíčnihlivarnihform AT kalûžnijpb rozrobkarežimívvidalennâ3ddrukovanihpolímernihmodelejzkeramíčnihlivarnihform AT mihnânov rozrobkarežimívvidalennâ3ddrukovanihpolímernihmodelejzkeramíčnihlivarnihform |