Розробка режимів видалення 3D-друкованих полімерних моделей з керамічних ливарних форм

Анотація

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.