3D列印金屬鑄模

一月 2, 2018
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能夠3D列印的材質愈來愈五花八門,現在不管是堅固的、有彈性的、會發亮的還是可溶解的塑膠,我們都能用來列印,不過有些專題不適用塑膠材質,有時,你需要的是金屬!
雖然說業界那些大咖已經有能力直接3D列印金屬零件了,但是這個技術還沒在消費大眾之間普及。然而,只要有家用3D印表機,再加上本篇文章介紹的快速上手金屬鑄模技巧,你也可以自己製作金屬零件!

時間:1~3小時
難度:簡單

為鉍合金製作ABS樹脂模具

來自加州的藝術家Cosmo Wenman發了一篇教學文,教大家如何將鉍合金灌入3D列印ABS樹脂模具中以製作零件(thingiverse.com/thing:26500)。

鉍合金(makezine.com/go/bismuth)的熔點比純鉍元素還低(鉍合金最高熔點212°F,鉍元素熔點520.6°F)。這意味著我們可以在ABS樹脂中製作中空模具,不用擔心熔化的金屬倒進去時讓ABS融化或變形。等金屬冷卻後,就把模型移除;如果模型細節比較複雜,可以先浸在丙酮溶液中,使ABS樹脂軟化或溶解,比較容易移除,留下金屬模型成品。

有些人也嘗試以尼龍等熔點較高的塑膠組成兩件式的模具,取代ABS樹脂。這樣一來,就能製作熔點更高的合金模型,如白鑞(pewter)。

注意:許多種類的鉍合金含有有毒物質,如鉛。丙酮也有一定危險性。使用這類材料製作時請保持警覺,遵守安全規範。也有無毒的鉍合金,例如Field牌的金屬(見《MAKE》雜誌原文第35期〈Desktop Foundry〉一文)。

圖片

用PLA與脫蠟法鑄造鋁模型

在手工珠寶或珠寶製造業中有個常見的技巧,就是脫蠟製模(lost-wax casting、investment casting)。先用蠟製作一個模型,再於蠟模外面包覆石膏。把整個模具拿到熔爐裡加熱,蠟就會燒掉、「脫離」,這個空模就能用來鑄金屬零件。
同樣的技巧也能運用在PLA線材。來自愛達荷州波夕市(Boise)的Jeshua Lacock就把脫蠟法運用於PLA,使用家中的小型窯,鑄造自製CO2雷射切割機的鋁零件,從設計、3D列印到金屬模成形,總共只花了一天。他把完整過程都記錄在3Dtopo.com/lostPLA網頁上。

家用的熔爐都以木炭或丙脘為燃料,燃燒時的高溫可熔化鋁(熔點1220°F)和青銅(1742°F)。加拿大安大略漢米爾頓市(Hamilton)的Coreprint Patterns公司,其中的工程師甚至使用PLA脫蠟法鑄造不鏽鋼(2750°F),再把模型運送至當地鑄造廠,進行更高溫度處理的製程(coreprintpatterns.com/lost-pla)。

用3D列印模具及砂鑄造法鑄青銅

QC Co-Lab (qccolab.com)實驗室在愛荷華達文波特(Davenport)的hackerspace新開張,他們想在開幕典禮來點不一樣的。他們用3D列印製作紀念獎章,而且是用自用的木炭爐和和砂鑄造法(sand-casting)鑄造青銅的獎章。在Foundry101.comfoundry101.com/new_page_7.htm)上有很棒的教學。

有了這些技術,你的桌上型工廠就增添許多功能,不管是製作貴金屬飾品、機器人鋁製零件,還是用Kinect掃描青銅半身像都不是問題。下次有人問起「可不可以用這東西製作金屬啊?」你就能得意地宣布「可以!」

(譯:編輯部)
【原文】
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