3D 打印蠟 – 終極指南

魔猴君  知識堂   412天前

拓展閱讀：3D 打印珠寶 – 終極指南

今天魔猴網(wǎng)和大家一起學習3D打印蠟的相關(guān)知識。

一、為什么使用蠟進行3D打印？

3D打印機上用澆注蠟打印復雜的珠寶圖案（來源：Formlabs）

數(shù)千年來，金屬工匠一直使用蜂蠟手工雕刻工具或圖案。蠟模被包裹在一種周圍會變硬的材料中，然后蠟會被融化，變硬的外殼就成了澆注液態(tài)金屬的模具。

如今，這種工藝被稱為熔模鑄造，而珠寶商則稱之為失蠟鑄造。除了現(xiàn)在使用3D打印蠟的速度更快、可定制性更強之外，這種工藝并沒有太大變化。

您無需通過注塑或雕刻來制作蠟型，而是在計算機輔助設計（CAD）軟件中設計部件，然后用蠟進行3D打印。有專門用于工業(yè)、牙科和珠寶鑄造的軟件程序，因此您不需要很高的設計技能。您也可以通過三維掃描對現(xiàn)有零件進行逆向工程，然后將其上傳到CAD軟件中。

通過3D打印，您可以讓每個模型都與眾不同（無需為注塑機制作新模具），還可以在3D打印模型中整合零件，而無需組裝多個注塑零件。例如，對于較小的珠寶部件，您可以一次性打印出整個圖案樹，而無需組裝。

3D打印蠟模正成為許多行業(yè)的首選方法，盡管許多行業(yè)目前正經(jīng)歷著普遍的經(jīng)濟衰退，但在奢侈珠寶市場卻呈現(xiàn)出一片繁榮景象。2023年3D打印珠寶市場：市場研究與預測"研究表明，到2031年，3D打印珠寶市場將達到9.89億美元，而2021年為4.89億美元。

由Polymaker Polycast長絲制成的3D打印模型鑄造而成的金屬部件（來源：Polymaker）

1、免工具制版

省去注塑（或雕刻）步驟不僅意味著從數(shù)字設計到最終的金屬零件只需幾天而不是幾周或幾個月，而且還省去了一大塊成本。據(jù)悉，這可將鑄模成本降低95%。

此外，使用相同的數(shù)字文件，您還可以在一天內(nèi)制作出3D打印件，并將其作為原型進行形狀和匹配評估。3D打印機不僅限于制作蠟型。根據(jù)不同的模型，您還可以用堅硬的工業(yè)級聚合物為您的車間或鑄造廠制造工具、夾具和輔助工具。

2、圖案3D打印技術(shù)

用于制作蠟型的3D打印有三種不同類型。對于珠寶和小尺寸、小批量3D打印來說，臺式大桶聚合打印機最為典型，因為它能制作出精細的模型。我們所說的大桶聚合是指立體光刻（SLA）、掩膜立體光刻（MSLA）或直接光處理（DLP）。大桶聚合也可用于使用工業(yè)級打印機制作工業(yè)或雕塑用的大型蠟模。該工藝需要一些后處理步驟，因此必須遵循材料制造商的指南，為熔模鑄造做好準備。

材料噴射是另一種3D打印技術(shù)，它能沉積蠟狀材料，并通過紫外線瞬間固化。它通常比缸聚合快得多。材料噴射的一種類型稱為按需噴射（DOD）。這種技術(shù)使用兩個打印頭來噴射兩種不同的材料：一種是零件的主要材料，另一種是可溶性支撐材料，這種材料會溶解在液體溶液中，只留下光滑的模型。這進一步簡化了工藝流程，因為無需人工去除支撐材料。

在這種技術(shù)下，有一些工業(yè)機器可以同時打印幾十個模型或超大型模型，例如3D Systems公司的新型ProJet MJP 2500W Plus。該機器的最大構(gòu)建包絡面容量為294 x 211 x 144毫米，是專為珠寶制造設計的速度最快、生產(chǎn)效率最高的3d打印機之一。借助新推出的ZHD打印模式，該機器能夠以8μm的層厚進行打印，從而實現(xiàn)同類最佳的表面質(zhì)量。

還可以在傳統(tǒng)的FDM三維成型機上使用仿蠟長絲制作仿蠟模型，這種長絲可使FDM打印機生產(chǎn)模具鑄件。這是最經(jīng)濟的選擇，但您的模型需要進行一些后處理，如打磨以去除絲層紋路。

二、關(guān)于3D打印蠟的一切

用于珠寶設計的3D打印蠟模可實現(xiàn)復雜的圖案，而這通常是手工無法實現(xiàn)的（來源：Blue Cast）

在這里，我們討論的是蠟、鑄造樹脂和其他用于鑄造的材料。

您可以使用純蠟進行打印，但較新的材料（如可澆鑄樹脂）在澆鑄過程中更堅固，燃燒時也更干凈。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）是一種丙烯酸塑料，具有極佳的燃燒性能，常用于工業(yè)鑄造。這些材料并不總是適合直接替代蠟，因為有些材料可能會與磷酸鹽粘結(jié)和石膏粘結(jié)的投資材料產(chǎn)生負面影響。請確保鑄造材料與投資材料相匹配。

蠟和鑄造材料的注意事項

您的3D打印機可能只與您的3D打印機制造商生產(chǎn)的蠟兼容，例如Solidscape或Formlabs的打印機。如果您的打印機兼容第三方材料，那么在購買澆注材料時應注意以下幾點。

熔化時間：蠟或可澆注樹脂材料從模具中完全熔化或燒盡需要多長時間？2小時還是5小時？

灰分水平：低灰分或無灰分蠟材料在燃盡后幾乎不會在模具內(nèi)留下灰分或煙塵，而其他蠟材料則可能需要徹底清潔模具。

收縮率低：所有蠟和可澆注材料都會有一定的收縮，您需要考慮到這一點，因此了解收縮系數(shù)非常重要，收縮系數(shù)應列在材料的技術(shù)數(shù)據(jù)表上。

低吸水性：大多數(shù)可澆注樹脂在未加蓋的情況下都會吸濕，因此您需要選擇具有一定防潮性能的樹脂，然后將其放置在陰涼干燥的地方。

三、用于SLA、LCD和DLP 3D打印機的蠟材料

使用3D打印模型進行大規(guī)模定制更加經(jīng)濟高效（來源：Liqcreate）

購買蠟或可澆鑄樹脂時，請尋找打印機制造商推薦的蠟或可澆鑄樹脂，或者具有適合您的打印機品牌的打印配置文件的蠟或可澆注樹脂。這將節(jié)省打印具有高細節(jié)和嚴格公差的模型所需的試驗和錯誤量。

編譯整理：ALL3DP