[發明專利]使用增材制造進行熔模鑄造的方法

在審

• 申請號: 201710698015.3
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN109396330A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 楊倩;艾維斯·史蒂芬
• 申請（專利權）人: 流明設計有限公司
• 主分類號: B22C7/02
• 分類號: B22C7/02;B22C9/04
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 樊英如;邱曉敏

本發明提供了一種利用增材技術熔模鑄造的方法。一方面，該方法包括：利用可在計算機設備上執行的一個或多個軟件工具創建建筑組件的數模，將該數模導入到增材制造設備中；根據數模，控制增材設備創建第一實體樣本；利用第一實體樣本作為模板創建第一凹模，創建的第一凹模具有一基本由第一實體樣本外形輪廓定義的空腔；利用第一凹模創建第二實體樣本；合圍第二實體樣本創建第二凹模；利用第二凹模制造一鑄件；并通過精修鑄件生產建筑組件。

技術領域

本發明涉及使用增材制造進行熔模鑄造的方法。更進一步地，本發明涉及使用增材制造進行熔模鑄造的方法生產建筑構造中的建筑構件，該建筑構件具有高度復雜的幾何形狀。

背景技術

目前存在多種制造三維(3D)固體物件(例如，建筑構件)的方法。這些方法一般可以分為減材制造和增材制造。

減材制造是通過連續地切掉一個實心固體塊的材料來構造3D物體。該制造方法可以通過人工手動切削材料，更典型的是使用數控機床(CNC)。例如，使用CNC可以把增強玻璃纖維混凝土(GRFC)通過銑加工成簡單的3D形狀。因為其彎曲強度差，因此，GRFC板通常比較厚，也沒有復雜的3D形狀。

另一方面，增材制造，通常稱作3D打印，通常在計算機的控制下通過連續生成的材料(例如塑料、金屬、混凝土等)層構造3D物體。這些3D形狀幾乎可以是由3D數?；蚱渌娮訑祿袷叫纬傻娜魏涡螤詈蛶缀谓Y構。

例如，直接金屬激光燒結(DMLS)是一種增材制造技術，其利用激光束生成立體構件。DMLS系統發射激光束到金屬粉末的基床上，自動瞄準3D數模定義的空間點位，通過將材料熔化并焊接在一起而制造立體構件。通過選擇材料，DMLS可以制造非常復雜形狀的3D物體。目前，根據DMLS系統最新技術水平，其支持的最大建造體積大約是10.00in.×10.00in.×8.70in，而且DMLS非常昂貴。因為一個典型的建筑構件，例如外墻板，可能有3m x 2m(或118in.×79in.)大，其顯然超過了DMLS的最大可支持建造體積，用DMLS制造用于建筑構造中的建筑構件(例如外墻板)是不現實的。

許多其他的增材制造技術可用于3D物體的制造。例如，熔絲沉積成型(FDM)是一種增材制造技術，其通常用于制作模型，樣機研究，和產品應用。FDM情況下，材料在噴嘴處加熱，從噴嘴中抽出，然后一層層沉積。該噴嘴能夠水平移動，在每一新層沉積后工作臺垂直的上下移動。另外，光固化成型是一種通過一層一層成型的增材制造技術，其用于制造模型，原型設計，圖樣和產品部件。SLA通過光聚合形成聚合物，光聚合是光促使分子鏈鏈接在一起的一個過程。此外，選擇性熱燒結是又一種增材制造方法，其使用熱敏打印頭加熱熱敏塑料粉末層。當一層完成后，粉末床將向下移動，且有一個自動化的滾筒添加新的材料層，該新的材料層被燒結形成模型的下一個橫截面。然而，由于材料的使用受限于塑料(例如ABS、PVC等)，樹脂，和粉末，因此，以上沒有一種方法可以用于直接打印建筑/外墻材料。

鑒于此，需要開發一種能夠制造用于建筑構造的大尺寸建筑組件(例如側向尺寸(長或寬)至少大于1米)的新方法，該構建具有高度復雜的幾何形狀。

發明內容

本發明提供了一種熔模鑄造的方法，其為一種用于制造建筑構件的增材制造方法。本發明揭露了組合大尺寸3D打印技術和鑄造成型技術。通過本專利發明的揭露，大尺寸建筑構件變得可大規模定制且價格可負擔，通過該技術使快速且低成本的設計復雜建筑構件成為可能。

一方面，本發明提供了利用增材制造技術的熔模鑄造方法。該方法包括：利用在計算機設備上可執行的一種或多種軟件工具創建一個建筑構建的數模，并將該數模導入一個增材制造裝置中；根據該數模，通過控制增材制造設備生產出第一個實體樣本；使用第一個實體樣本作為模板創建第一個凹模,該凹模具有一個基本由該第一實體樣本的表面輪廓定義的空腔；使用第一凹模生產第二實體樣本；通過合圍該第二實體樣本，從而創建第二凹模；使用第二凹模鑄造一個鑄件，并通過精修鑄件生產建筑組件。