3D 打印蠟 – 終極指南

魔猴君  知識(shí)堂   381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(xué)習(xí)3D打印蠟的相關(guān)知識(shí)。

一、為什么使用蠟進(jìn)行3D打印？

3D打印機(jī)上用澆注蠟打印復(fù)雜的珠寶圖案（來(lái)源：Formlabs）

數(shù)千年來(lái)，金屬工匠一直使用蜂蠟手工雕刻工具或圖案。蠟?zāi)１话谝环N周圍會(huì)變硬的材料中，然后蠟會(huì)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(qiáng)之外，這種工藝并沒(méi)有太大變化。

您無(wú)需通過(guò)注塑或雕刻來(lái)制作蠟型，而是在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）軟件中設(shè)計(jì)部件，然后用蠟進(jìn)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(shè)計(jì)技能。您也可以通過(guò)三維掃描對(duì)現(xiàn)有零件進(jìn)行逆向工程，然后將其上傳到CAD軟件中。

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

3D打印蠟?zāi)Ｕ蔀樵S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(jì)衰退，但在奢侈珠寶市場(chǎng)卻呈現(xiàn)出一片繁榮景象。2023年3D打印珠寶市場(chǎng)：市場(chǎng)研究與預(yù)測(cè)"研究表明，到2031年，3D打印珠寶市場(chǎng)將達(dá)到9.89億美元，而2021年為4.89億美元。

由Polymaker Polycast長(zhǎng)絲制成的3D打印模型鑄造而成的金屬部件（來(lái)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(shè)計(jì)到最終的金屬零件只需幾天而不是幾周或幾個(gè)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(jìn)行形狀和匹配評(píng)估。3D打印機(jī)不僅限于制作蠟型。根據(jù)不同的模型，您還可以用堅(jiān)硬的工業(yè)級(jí)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(duì)于珠寶和小尺寸、小批量3D打印來(lái)說(shuō)，臺(tái)式大桶聚合打印機(jī)最為典型，因?yàn)樗苤谱鞒鼍?xì)的模型。我們所說(shuō)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(jí)打印機(jī)制作工業(yè)或雕塑用的大型蠟?zāi)?。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(zhǔn)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(guò)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(gè)打印頭來(lái)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(huì)溶解在液體溶液中，只留下光滑的模型。這進(jìn)一步簡(jiǎn)化了工藝流程，因?yàn)闊o(wú)需人工去除支撐材料。

在這種技術(shù)下，有一些工業(yè)機(jī)器可以同時(shí)打印幾十個(gè)模型或超大型模型，例如3D Systems公司的新型ProJet MJP 2500W Plus。該機(jī)器的最大構(gòu)建包絡(luò)面容量為294 x 211 x 144毫米，是專為珠寶制造設(shè)計(jì)的速度最快、生產(chǎn)效率最高的3d打印機(jī)之一。借助新推出的ZHD打印模式，該機(jī)器能夠以8μm的層厚進(jìn)行打印，從而實(shí)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(jī)上使用仿蠟長(zhǎng)絲制作仿蠟?zāi)Ｐ停@種長(zhǎng)絲可使FDM打印機(jī)生產(chǎn)模具鑄件。這是最經(jīng)濟(jì)的選擇，但您的模型需要進(jìn)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(shè)計(jì)的3D打印蠟?zāi)？蓪?shí)現(xiàn)復(fù)雜的圖案，而這通常是手工無(wú)法實(shí)現(xiàn)的（來(lái)源：Blue Cast）

在這里，我們討論的是蠟、鑄造樹(shù)脂和其他用于鑄造的材料。

您可以使用純蠟進(jìn)行打印，但較新的材料（如可澆鑄樹(shù)脂）在澆鑄過(guò)程中更堅(jiān)固，燃燒時(shí)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?yàn)橛行┎牧峡赡軙?huì)與磷酸鹽粘結(jié)和石膏粘結(jié)的投資材料產(chǎn)生負(fù)面影響。請(qǐng)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(xiàng)

您的3D打印機(jī)可能只與您的3D打印機(jī)制造商生產(chǎn)的蠟兼容，例如Solidscape或Formlabs的打印機(jī)。如果您的打印機(jī)兼容第三方材料，那么在購(gòu)買澆注材料時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

熔化時(shí)間：蠟或可澆注樹(shù)脂材料從模具中完全熔化或燒盡需要多長(zhǎng)時(shí)間？2小時(shí)還是5小時(shí)？

灰分水平：低灰分或無(wú)灰分蠟材料在燃盡后幾乎不會(huì)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(huì)有一定的收縮，您需要考慮到這一點(diǎn)，因此了解收縮系數(shù)非常重要，收縮系數(shù)應(yīng)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(shù)脂在未加蓋的情況下都會(huì)吸濕，因此您需要選擇具有一定防潮性能的樹(shù)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(jī)的蠟材料

使用3D打印模型進(jìn)行大規(guī)模定制更加經(jīng)濟(jì)高效（來(lái)源：Liqcreate）

購(gòu)買蠟或可澆鑄樹(shù)脂時(shí)，請(qǐng)尋找打印機(jī)制造商推薦的蠟或可澆鑄樹(shù)脂，或者具有適合您的打印機(jī)品牌的打印配置文件的蠟或可澆注樹(shù)脂。這將節(jié)省打印具有高細(xì)節(jié)和嚴(yán)格公差的模型所需的試驗(yàn)和錯(cuò)誤量。

編譯整理：ALL3DP