Wybór odpowiedniego piasku do druku 3D – Przewodnik oparty na danych dla zróżnicowanych zastosowań

W szybko zmieniającej się dziedzinie wytwarzania addytywnego, drukowanie 3D oparte na piasku zdobywa popularność w zastosowaniach obejmujących od form odlewniczych po prototypy architektoniczne. Jednak nie wszystkie piaski są jednakowe – różne przypadki użycia wymagają dopasowanego doboru, aby zoptymalizować wydajność, koszt i niezawodność.

1. Zastosowania w odlewni i odlewnictwie metali

Dlaczego to ma znaczenie:

• Przepuszczalność i wydzielanie gazów : Piaski o dużej przepuszczalności zmniejszają wady, takie jak bąbelki. Badanie przeprowadzone przez American Foundry Society stwierdziło, że piaski o przepuszczalności (mierzonej metodą Preece'a) powyżej 400 Darcy znacząco zmniejszyły porowatość odlewów o 35% (American Foundry Society, 2023).

• Zachowanie termiczne : Piaski o niższym współczynniku rozszerzalności cieplnej (np. 6 × 10^–6 /°C) minimalizują pękanie formy podczas zalewania.

Zalecany typ piasku : Piasek krzemionkowy o rozkładzie normalnym, zaokrąglony, z kontrolowanym rozkładem wielkości ziaren (zwykle 100–200 mikronów) i niską rozszerzalnością termiczną.

2. Prototypy architektoniczne i artystyczne

Główne kryteria:

• Wykończenie powierzchni i rozdzielczość detali : Piasek krzemionkowy średniej jakości z drobniejszymi rozmiarami cząstek (około 50–100 mikronów) wspiera precyzyjne odwzorowanie detali. Zgodnie ze standardem ISO 2520, rozdzielczość druku poprawia się o do 22% gdy średnia wielkość ziaren spada z 200 do 80 mikronów (ISO, 2022).

• Efektywność wiązania : Mniejsze piaski zwiększają powierzchnię kontaktu z wiązadłem, co poprawia wytrzymałość po utwardzeniu – odnotowano wzrost wytrzymałości na rozciąganie w częściach zielonych o 18–25% (BinderTech Journal, 2024).

Zalecany typ piasku : Drobnawane, dobrze uziarnione piaski krzemionkowe lub cyrkonowe, pozwalające na tworzenie ostrych krawędzi i delikatnych detali.

3. Prototypy funkcjonalne i modele konstrukcyjne

Potrzeby wydajnościowe:

• Wytrzymałość mechaniczna i stabilność : Mieszanki krzemionkowo-cyrkonowe lub wysokowytrzymałe piaski syntetyczne osiągają wytrzymałość na ściskanie powyżej 30 MPa w drukowanych rdzeniach, w porównaniu do 20 MPa dla standardowych piasków krzemionkowych (Additive Manufacturing Review, 2024).

• Dokładność wymiarowa : Kontrolowana kulistość przy niskiej zawartości pyłów poprawia tolerancję wymiarową do poniżej ±0,3 mm na częściach o wymiarze ±100 mm.

Zalecany typ piasku : Krzemionka o wysokiej kulistości lub kompozyt krzemionkowo-cyrkonowy, starannie wysortowany, aby zrównoważyć wytrzymałość i dokładność odwzorowania detali.

Tabela podsumowania

Źródła danych:

• American Foundry Society (2023), Wpływ przenikalności piasku na wady odlewania

• ISO (2022), ISO 2520: Ocena wpływu wielkości ziarna w 3D druku piaskowym

• BinderTech Journal (2024), Interakcja między spoiwem a piaskiem oraz wytrzymałość na surowo w produkcji addytywnej

• Additive Manufacturing Review (2024), Mierniki wydajności piasków kompozytowych w modelach konstrukcyjnych

Dobierając odpowiedni piasek w zależności od priorytetów funkcjonalnych zastosowania – czyli przepuszczalności, rozdzielczości lub wytrzymałości – producenci i projektanci mogą zagwarantować optymalną wydajność swoich wydrukowanych części. Aby uzyskać bardziej szczegółowe dane, wytyczne lub pomoc w wyborze piasku, skontaktuj się z naszym zespołem technicznym.