[發明專利]一種基于三維打印的模具制造方法、模具及應用

無效

• 申請號: 201410617641.1
• 申請日: 2014-11-05
• 公開（公告）號: CN104476772A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 賀永;薛光懷;傅建中;丁易人;吳森洋
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B29C67/00
• 分類號: B29C67/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于模具制作技術領域，尤其涉及一種基于三維打印的模具制造方法、模具及應用。

背景技術

隨著生活水平的提高，人們越來越注重食品造型，特別是在糕點行業中，別具心裁的造型往往更容易吸引顧客，能大大提升食品附加價值。目前結構簡單，需要大批量生產的糕點造型已經能夠通過傳統模具制造出來，但是對于結構復雜，需要個性化訂制的糕點造型仍停留在手工制造的水平，因為傳統模具的制作成本高，難度大，周期長，小批量的造型不適合開模制造。糕點造型師是我國現在新興的職業，他們大部分都沒有經過職業化訓練，技術水平參差不齊，工作效率與作品質量有很大的差異。全憑個人的審美和日積月累的經驗，借助通用的工具完成造型設計。這不僅要求他們對物體美感有著敏銳的洞察力和足夠的耐性，還必須了解面粉，奶油，冰淇淋，巧克力等造型原料的材料特性，才能塑造出栩栩如生的造型。

由于硅膠模具有良好的耐高溫性，高抗拉伸性和抗撕裂性，流動性好，易于灌注，室溫下可以固化，也可以加溫固化，操作方便，且無毒無味，能夠通過FDA食品級別的認證，因此，硅膠模具受到了食品造型行業的青睞。一般來說，硅膠模具表面的光潔度與待仿制物體的表面粗糙度有關。打磨待仿制物體表面或者是采用更為精細的機加工工藝和加工機床可以提高硅膠模具表面質量，但會耗費大量的時間，大大提高了硅膠模具的制作成本。

因此，急需一種數字化的造型技術和一種快速制造出造型模具的方法來輔助制造出食品行業中，特別是糕點行業中結構復雜且需要個性化訂制的造型。

發明內容

本發明提供了一種基于三維打印的模具制造方法，利用該方法能夠制作型面結構復雜的模具，且模具精度高，表面光潔，適于各種復雜結構的模具的制作，滿足不同場合的需要。

本發明還提供了一種由上述方法制備得到的模具，利用該模具可以快速得到結構復雜的各種食品，且符合食品衛生安全，能夠在各個食品行業推廣。

本發明還提供了一種利用模具制作食品的方法，可以將面粉，奶油，冰淇淋，巧克力等造型材料澆鑄在硅膠模具中成型，可以得到精度高，表面光潔的食品造型。

一種基于三維打印的模具制造方法，包括：

(1)通過三維軟件建模或者三維掃描需要制作模具的復雜結構，得到模具模型，根據模具模型設計上模具；

該步驟中，在三維軟件建模或者三維掃描后，可選擇對模型進行相應的修改，包括對掃描得到的數據進行曲面修復，去除多余的掃描雜點，以提高后續上模具的結構精度；

(2)制作上模具，在制作好的上模具的型面上凃覆表面光滑的硅膠膜，在硅膠膜表面涂覆隔離層；

(3)將步驟(2)得到的上模具浸沒在盛有硅膠的下模具中，固化完成后，將所述上模具和硅膠膜去除，得到具有復雜結構型面的硅膠模具。

作為優選，步驟(1)中，所述上模具邊緣固定在底板上，底板的厚度為3-5mm，底板邊緣比上模具在底板的投影邊緣寬出5-10mm。底板的設置，提高了上模具制作過程中的穩定性。

同時作為進一步優選，步驟(3)中，上模具浸沒在下模具內的硅膠內時，底板支撐在下模具頂緣。此時，底板的設置，對下模具和上模具均起到定位作用，防止上模具晃動，同時方便了對上模具的定位，而且保證上模具型面全部浸入到硅膠模具中，避免底板背對上模具的一側被浸沒在硅膠模具中，對模具的制作增加難度。

所述底板上留有至少一個通孔，該通孔與上模具相互分離，不影響上模具的結構。通孔的直徑至少為5mm，為步驟(3)中硅膠溢出和添加硅膠提供了一個通道。

作為優選，所述硅膠膜的厚度為0.2-0.5mm。硅膠膜一般采用刷涂的方式凃覆在上模具的型面上。實際制作過程中，根據塑料模具表面質量確定硅膠膜的厚度。本發明采用厚度保持在0.2-0.5mm，一方面節約了硅膠材料，更重要的一方面是保證了上模具型面的精度，同時在硅膠模具制備完成后，保證硅膠膜能夠順利剝離。利用液態硅膠的液體表面張力和重力的作用，在塑料模具上形成一層薄薄的硅膠膜，避免三維打印帶來的臺階效應。硅膠膜可以在澆鑄出硅膠模具后，脫離硅膠模具，從而保證硅膠模具表面的光潔度。采用該模具，后續澆鑄出來的食品造型可以完全消除掉三維打印技術帶來的臺階狀效應，澆鑄出來的食品造型表面光潔，形象更加逼真。硅膠膜凃覆完成后，一般采用加熱固化方式，加熱固化的溫度一般為50-70℃，一般在恒溫箱中進行。放到恒溫箱中固化后，再用來澆鑄硅膠模具。