用於工業陶瓷的 3D 打印定制耐火模芯

Průmyslová keramika 的意思是“工業陶瓷”，成立於 1991 年。其 75 名員工現在每年生產超過 9,500 噸陶瓷混合物和近 1,600 噸成型件 – 年營業額為 2.2 億捷克克朗（980 萬美元）。

公司的成功在於對客戶需求的敏捷響應。每個陶瓷零件訂單都是獨一無二的，需要獨特的模具設計。正是這種對不斷定制的需求促使他們的生產團隊考慮增材製造技術。

精確、定制的工業製造

模具通常由形成外形的鋼殼製成。然後，核心插件定義重要的內部和功能細節，如凹槽、孔和曲線。這些配件通常形狀複雜，必須按照精確的客戶規格進行設計和製造。過去，此類內部形狀是使用木材或金屬嵌件製成的。但這些都需要手工木工或 CNC 加工——這些過程既耗時又昂貴。例如，一個木製嵌件的成本可能高達 20,000 捷克克朗（895 美元），並且需要 30 多個小時來雕刻。

2013 年，管理團隊試行了一個 3D 打印項目以加速模俱生產，但他們的第一台 3D 打印機遇到了麻煩。Průmyslová keramika 的常務董事 Jakub Cvilinek 說：“我們一直在與極端的打印機不當行為作鬥爭。只有大約 30% 的打印是成功的，其餘的都是浪費。即使在經歷了這次經歷之後，我們仍然相信 3D 打印。這是一個偉大的學校對我們來說。這項技術對我們仍然有好處——我們只是選擇了錯誤的打印機。”

使用 Ultimaker 3D 打印機重塑模具製造工作流程

2016 年，Průmyslová keramika 選擇了合適的 3D 打印機：  Ultimaker 3 Extended。最終，該公司找到了可靠且專業的 3D 打印解決方案。兩年後，Jakub Cvilinek 將新的 Ultimaker S5添加 到他們的工具包中，提供相同的打印質量，但在更簡單的用戶界面背後具有更大的構建體積。

當團隊利用 3D 打印製作型芯和模具嵌件時，該技術的優勢顯現出來：準確、快速和可重複的生產——加上設計零件時幾乎完全的創意自由。最重要的是，該解決方案比以前的工藝便宜得多。

對於 3D 打印模芯，Průmyslová keramika 僅使用 PLA 材料 ，因為它易於使用且玻璃化轉變溫度低。這是因為許多核心部件和嵌件在燒製之前一直嵌入陶瓷材料中。在超過 900 °C 時，PLA 便可輕鬆且完全地從模具中取出。

該公司僱用了兩名操作員，負責監督生產部件的 3D 打印，這些部件由其工程部門使用 Autodesk Inventor 和 AutoCAD 設計。

3D 打印加速並促進生產

“Ultimaker 3 Extended 和 S5 為我們節省了大量成本並加快了生產速度，並且能夠生產出以前不可能生產的形狀，”Jakub Cvilinek 回憶道。

在 Průmyslová keramika，3D 打印已被證明是製造過程的重要資產。與使用傳統工藝相比，現在所需零件的製造速度大約快五倍，成本低十倍。例如，用於 3D 打印工業燃燒器空氣和燃氣混合器模芯的材料僅需 300 捷克克朗（13.43 美元）。這意味著這位陶瓷專家僅用了幾個月的時間就獲得了 Ultimaker 3D 打印機初始購買成本的投資回報率。