[發明專利]基于3D打印的鑄造用模具及該模具的制備方法

有效

• 申請號: 201710444632.0
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107096882B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 路文虎;徐劍
• 申請（專利權）人: 柳州智云科技有限公司
• 主分類號: B22C7/02
• 分類號: B22C7/02;B33Y10/00;B33Y80/00
• 代理公司: 柳州市榮久專利商標事務所(普通合伙) 45113
• 代理人: 鄭華海

本發明一種基于3D打印的鑄造用模具，包括由3D打印得到的部件Ⅰ和部件Ⅱ，部件Ⅰ和部件Ⅱ的空腔由外向內依次填充有樹脂纖維層、纖維層和發泡層；其制備方法包括（一）建模，將模型切分為通過燕尾槽連接的若干個部件；（二）用3D打印機打印得到若干個中空結構的部件；（三）在每個部件的平面處加工灌注開口；（四）向部件的空腔填充緩干樹脂與強化纖維的混合物；（五）向部件的空腔加入玻璃纖維；（六）向部件的空腔注入發泡材料；（七）將若干個部件通過燕尾槽連接；（八）用A/B膠對燕尾槽縫隙進行填補，后涂覆環氧樹脂，再進行打磨拋光。本發明具有精度高、制備周期短、重量輕、模具強度高、生產成本低等優點。

技術領域

本發明屬于模具技術領域，涉及一種鑄造用模具，特別涉及一種基于3D打印的鑄造用模具及該模具的制備方法。

背景技術

鑄造模具是指為了獲得零件的結構形狀，預先用其他容易成型的材料做成零件的結構形狀，然后再在砂型中放入模具，于是砂型中就形成了一個和零件結構尺寸一樣的空腔，再在該空腔中澆注流動性液體，該液體冷卻凝固之后就能形成和模具形狀結構完全一樣的零件。鑄造模具常采用金屬模型或木模型，它們的特點如下：

1. 金屬模型通常采用機械自動化加工，加工精度高、加工周期短，但存在模型重量大、搬運困難以及制作成本高等缺點；

2. 木模型的制作通常都是靠人工手工制作，通過剪紙樣，量尺寸，做一步，測一步，效率非常低，只要某一步驟制作出現誤差，就會導致整個木模型報廢，需重頭再來；若模型存在復雜的曲面，對木模師傅的技術和經驗要求非常高，很難做到制作的木模型的曲面與模具要求的曲面完全一致，產品的質量得不到保證，故鑄造用的木模型存在精度差、加工效率低、對工人要求高和周期長等缺點。

3D打印技術是快速成型技術的一種，原理是將計算機設計出的三維模型分解成若干平面切片，然后將3D打印材料按切片圖形逐層疊加，最終疊積成完整的物體，目前3D打印技術廣泛應用于各個領域。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于3D打印的鑄造用模具及該模具的制備方法，該鑄造用模具采用3D打印技術生產加工而成，并在3D打印而成的模具內部填充多層復合材料，制備方法簡單，具有加工精度高、加工周期短、重量輕、模具強度高、生產成本低、產品質量容易保證等優點，有效的解決了現有技術存在的問題。

本發明為實現上述目的采用的技術方案是：一種基于3D打印的鑄造用模具，包括由3D打印得到的部件Ⅰ和部件Ⅱ，所述部件Ⅰ和部件Ⅱ通過燕尾槽連接為一體；所述部件Ⅰ和部件Ⅱ均為空腔結構，且部件Ⅰ和部件Ⅱ的平面處設有灌注開口，所述部件Ⅰ和部件Ⅱ的空腔由外向內依次填充有樹脂纖維層、纖維層和發泡層。

本發明的進一步技術方案是：所述部件Ⅰ和部件Ⅱ的3D打印材料為PLA或ABS材料，且打印材料熱軟化溫度大于80℃；所述部件Ⅰ和部件Ⅱ的外表面還涂覆有環氧樹脂或聚脲涂料。

本發明的進一步技術方案是：所述樹脂纖維層為緩干樹脂與強化纖維的混合物，其中緩干樹脂為1~20重量份，強化纖維為1~5重量份；所述纖維層是玻璃纖維或碳纖維；所述發泡層是聚氨酯發泡膠。

本發明的進一步技術方案是：所述樹脂纖維層的厚度為0.5~2mm；所述緩干樹脂為環氧樹脂或聚氨酯樹脂添加緩干劑配制而成，其凝膠時間為5~10分鐘，凝固硬化時間大于30分鐘；所述強化纖維是玻璃纖維或碳纖維，纖維長度為2~10mm。

本發明的進一步技術方案是：所述聚氨酯發泡膠的發泡倍數為8~15倍。

本發明的另一技術方案是：一種基于3D打印的鑄造用模具的制備方法，包括以下步驟：

（一）使用建模軟件進行建模得到鑄造模具的整體模型，將該整體模型切分為通過燕尾槽連接的若干個部件，并將若干個部件分別導出為STL格式文件；