W

ykonanie jakiegokolwiek odlewu wymaga sporz¹-
dzenia modelu detalu, który mamy zamiar wypro-
dukowaæ. Je¿eli chodzi o stosunkowo proste

kszta³ty maszynowe, doœæ ³atwo mo¿na wykonaæ mo-
del z dowolnego materia³u, daj¹cego siê ³atwo obra-
biaæ, takiego jak: drewno, ¿ywice epoksydowe, ró¿ne
masy plastyczne z modelin¹ w³¹cznie. Problem kompli-
kuje siê, gdy w grê wchodz¹ du¿e wymagania dok³ad-
noœciowe. Nale¿y uwzglêdniæ skurcz odlewniczy i ró¿-
ne inne zjawiska, bêd¹ce skutkiem stygniêcia roztopio-
nego metalu, a powoduj¹ce b³êdy kszta³tu. Po próbie
odlewania czêsto trzeba wielokrotnie poprawiaæ model,
a czasem wykonaæ go na nowo, uwzglêdniaj¹c wyniki
wstêpnych prób.

Na tle tych trudnoœci, a tak¿e w zwi¹zku z opa-

nowan¹ ju¿ technik¹ „prowadzenia czegokolwiek” pod
komend¹ programu komputerowego, ponad 20–25 lat
temu pojawi³a siê technologia Rapid Prototyping.

Pojawienie siê tej technologii jest typowym przy-

k³adem rozwijania siê i rozga³êziania technik, w zasa-
dzie identycznych, jeœli idzie o zasadê dzia³ania, a ró¿-
ni¹cych siê jedynie moc¹, wielkoœci¹ i rodzajem narzê-
dzi prowadzonych. Z ca³ego szeregu ró¿nych urz¹dzeñ,

opartych o tê sam¹ zasadê komputerowego sterowania
organem roboczym, doœæ bêdzie wymieniæ te najbar-
dziej rozpowszechnionych. S¹ to wiêc:
– najstarsze – plotery do wykreœlania rysunków tech-

nicznych,

– urz¹dzenie do laserowego wycinania z³o¿onych

kszta³tów z arkuszy blach,

– podobne urz¹dzenie, ale uzbrojone w palnik acetyle-

nowo-tlenowy,

– kolejne urz¹dzenia; ale wycinaj¹ce strumieniem wo-

dy, podawanej pod ciœnieniem ok. 200 MPa, z zawie-
sin¹ proszku œciernego; technika „Hydrojet”,

– frezarki i tokarki 2D i 3D i inne.

Urz¹dzenia z grupy Rapid Prototyping tworz¹

model lub prototyp detalu, formuj¹c go z tworzywa fi-
nalnego (np. z metalu) lub z wosku odlewniczego.

Du¿¹ grupê stanowi¹ tzw. „drukarki 3D”, mode-

luj¹ce z wosku kszta³t przysz³ego odlewu.

Nieco marginalnym, ale bardzo efektownym za-

stosowaniem tej techniki jest tworzenie modeli jubiler-
skich: pierœcionków, kolczyków itp., których kszta³ty
przyprawiaj¹ „normalnego” z³otnika o ból g³owy!

j a k t o d z i a ł a

3

34

4

odsysanie
par parafiny

dysza parafiny modelowej

dysza parafiny ochronnej

serwomechanizmy napêdu
ruchów roboczych dysz

1

Budowa drukarki 3D

Drukarka 3D

K a z i m i e r z T o p ó r

Jak dzia³a taka drukarka? Bardzo prosto! Wyo-

braŸmy sobie zwyk³¹ drukarkê atramentow¹, która dru-
kuje wielokrotnie w tym samym miejscu np. literê A.

Oczywiœcie powstanie nawarstwienie atramentu.
A gdyby zamiast atramentu u¿yæ substancji, daj¹cej
pewn¹ gruboœæ warstwy, np. 0,02 mm i po ka¿dym wy-
drukowaniu obni¿aæ stolik urz¹dzenia o te 0,02? To co?
No w³aœnie to jest to! T¹ substancj¹ jest stearyna,
o specjalnych w³aœciwoœciach i doœæ wysokiej tempe-
raturze topnienia. Ca³oœæ urz¹dzenia (

) zewnêtrznie

przypomina zwyk³¹ drukarkê, mo¿e nieco wiêksz¹. Ste-
aryna podawana jest dwoma dyszkami: jedna w kolo-
rze niebieskim – to jest w³aœciwy model, a druga w ko-
lorze czerwonym – warstwa ochronna (

) . Ochrona

modelu – niebieskiego – jest konieczna z uwagi na na-
stêpuj¹ce po ka¿dej warstwie wyg³adzanie ostrym no-
¿em, co mog³oby uszkodziæ delikatn¹ strukturê kszta³tu
szczególnie finezyjnego.

Obie te ste-

aryny ró¿ni¹ siê
w³aœciwoœciami:
tê ró¿ow¹ po wy-
konaniu ca³ego
modelu rozpusz-
cza siê i wyp³uku-
je z zakamarków
modelu za pomo-
c¹ specjalnych
rozpuszczalników,
po czym pozostaje
niebieski model,
czêsto tak delikat-
ny, ¿e proste
wziêcie go do rêki
ju¿ jest niebez-
pieczne!

Jak to wszystko tak po kolei dzia³a? WyobraŸmy

sobie, ¿e do jubilera przychodzi klient i próbuje mu wy-
jaœniæ i narysowaæ, jaki to mianowicie pierœcionek
chcia³by zamówiæ. Na podstawie tej rozmowy i szki-
ców odrêcznych, projektant, pracuj¹cy oczywiœcie w je-
dnym ze znanych programów 3D (Solid Works, Rhinoce-

2

1

3

35

5

2

3

Trójwymiarowy pro-

jekt pierścionka

ros, Katia, Matrix itp.), wykonuje projekt komputerowy
zamawianej bi¿uterii np:

– pierœcionek. Nawet po-

bie¿ny rzut oka na te rysunki wystarczy, ¿eby sobie
uzmys³owiæ absolutn¹ niemo¿liwoœæ wykonania mode-
lu woskowego dla takich detali w technologii rêcznej.
Zwraca uwagê delikatnoœæ kszta³tów i gabaryty. Pier-
œcionek ma kasetony wewn¹trz po to, ¿eby palec siê
nie poci³, a tak¿e, ¿eby jego ciê¿ar nie by³ nadmiernie
du¿y: to w koñcu z³oto!

Narysowany przez projektanta detal mo¿na wy-

koñczyæ, nadaæ mu postaæ niemal zdjêcia gotowego
wyrobu. Mo¿na te¿ okreœliæ ciê¿ar, a co za tym idzie,
doœæ dok³adnie obliczyæ cenê. Jeœli klient akceptuje
projekt, wtedy rusza drukarka 3D i wykonuje model
woskowy. Przyk³ady podobnych modeli ilustruje

.

Poniewa¿ drukarka nak³ada warstwê po war-

stwie, model ma charakter „jaskó³czego gniazda”. Pre-
cyzja jego wykonania zale¿y od tego, na jak¹ gruboœæ
warstwy nastawimy
urz¹dzenie. Drukarka pre-
zentowana na zdjêciach
mo¿e nak³adaæ wosk
warstwami o gruboœci
minimum 12,7 µm lub
maksimum 76,2 µm. De-
cyzja: kiedy jakiej grubo-
œci u¿yæ, zale¿y w³aœnie
od ¿¹danej dok³adnoœci
wykonania modelu.

A wiêc: im cieñsza

jest warstwa, tym lepsza
jest koñcowa jakoœæ
zw³aszcza nachylonych
powierzchni. Rysunek
ilustruje wy¿ej opisan¹
zasadê i jej ujemny
wp³yw na stan po-
wierzchni.

Uzyskany w ten sposób model s³u¿y do wykona-

nia odlewu z metalu technik¹ tzw. „wosku traconego".
Zalewa siê po prostu model mas¹ gipsow¹ (gips specjal-
ny) i po wysuszeniu wygrzewa w piecu. Przez pozosta-
wione w tym celu kana³y wylewa siê roztopiony wosk, a
w gipsie pozostaje pusta przestrzeñ, bêd¹c¹ negaty-
wem detalu. W tê pust¹ przestrzeñ wlewa siê metal:
z³oto lub srebro i po ostygniêciu rozbija gipsow¹ formê.

Po wykoñczeniu, wycyzelowaniu i polerowaniu,

jeszcze tylko kamienie i pierœcionek jest gotowy! Dziêki
technologii Rapid Prototyping wykonanie modelu wo-
skowego (dawniej wykonywanego rêcznie!) trwa po-
nad 10-krotnie krócej, jest wielokrotnie tañsze i dok³ad-
niejsze.

Bior¹c pod uwagê ró¿norodnoœæ kszta³tów jubi-

lerskich, technologia ta zdobywa coraz wiêksz¹ liczbê
zwolenników, a dla klientów stanowi mo¿liwoœæ zamó-
wienia bi¿uterii marzeñ!

!

5

4

3

3

36

6

warstwy cienkie

warstwy grube

4

5

Modele odlewnicze wykonane opisywaną metodą