[發明專利]一種隨動加熱的砂型3D打印成形方法

在審

• 申請號: 201811234719.6
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109158535A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 單忠德;劉豐;郭智
• 申請（專利權）人: 北京機科國創輕量化科學研究院有限公司;機械科學研究總院集團有限公司
• 主分類號: B22C9/02
• 分類號: B22C9/02;B33Y10/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于快速成形領域，公開一種隨動加熱的砂型3D打印成形方法。該方法是在砂型3D打印過程中，對已打印完的當前砂層進行加熱，加快砂型的固化速度。隨動加熱裝置和打印噴頭安裝在一起，隨著打印噴頭的移動對打印的砂型進行加熱。之后，工作臺下降固定層厚，鋪砂裝置再進行移動鋪砂。層層鋪砂，層層打印/加熱，最終完成砂型制作。采用本方法制造的砂型可有效避免由于砂層固化速度慢造成鋪砂過程中對前一層砂型的破壞，提高了打印砂型的質量以及產品合格率，具有推廣使用的價值。

技術領域

本發明屬于快速成形領域，具體涉及一種隨動加熱的砂型3D打印成形方法。

背景技術

砂型3D打印技術是指采用打印頭、噴嘴或其它打印技術沉積材料來制造砂型的技術，屬于一種增材制造技術，是快速成形領域目前研究的重要方向。它是指將所需成形工件的復雜三維模型通過切片轉化為簡單的二維截面的組合。利用材料粉末逐層打印，逐層堆積，自下而上形成具有任意復雜結構的砂型。

目前，砂型3D打印設備大都是基于粉床的快速成型設備，成形過程中涉及到了型砂的存放、供給、鋪設、回收，樹脂粘結劑的按需噴射等工序，當噴射的樹脂粘結劑遇到預混了固化劑的型砂后使沙礫粘結固化成所需砂型。鋪砂過程是砂型3D打印技術中的一個關鍵工序，其穩定性和可靠性將直接影響成形件的質量?，F有的3D打印設備的鋪砂裝置在鋪砂過程中都對前一層打印砂型產生相互作用力，若前一層打印砂型固化速度慢，自身強度低，就會在該作用力下發生破壞。從而造成制造砂型缺陷，降低砂型的合格率。

發明內容

針對目前砂型3D打印設備缺少兼顧成形砂型質量和效率的層間加熱方法，本發明提出了一種隨動加熱的砂型3D打印成形方法。

隨動加熱的砂型3D打印成形方法是首先在打印開始前將原砂顆粒于固化劑按一定比例進行均勻攪拌，并將攪拌好的型砂存放到鋪砂裝置中。打印開始后，鋪砂裝置在工作平臺表面均勻鋪設一層型砂，之后打印噴頭在計算機的驅動下移動到工作臺表面噴射樹脂粘接劑，此時，隨動加熱裝置跟隨打印噴頭對當前層打印砂型進行加熱，完成當前層砂型的制作。之后層層鋪砂，層層打印，完成整個砂型的打印成形。

為實現上述目的，本發明提出的隨動加熱的砂型3D打印成形方法按以下步驟進行：

步驟1：將原砂顆粒與一定量的固化劑進行均勻攪拌，并將攪拌均勻的型砂顆粒送入鋪砂裝置中；

步驟2：將工作臺下移固定層厚，計算機控制鋪砂裝置在工作臺上均勻鋪設一層混合了固化劑的型砂顆粒，之后，鋪砂裝置移回初始位置；

步驟3：計算機控制打印噴頭根據砂型當前層截面信息按需噴射粘結劑，完成當前層砂型的打印，與此同時，計算機將與打印噴頭固定連接的隨動加熱裝置設定到合適溫度，在打印噴頭對砂層表面噴射完粘接劑時，隨動加熱裝置對砂層表面進行瞬時隨動加熱；

步驟4：重復步驟2、步驟3，當鋪砂裝置中的儲砂量不多時，鋪砂裝置回到初始位置進行裝砂；

步驟5：重復步驟4，層層打印，直至最終逐層堆疊完成砂型打??；

步驟6：清理掉未粘結的型砂，取出砂型。

隨動加熱的砂型3D打印成形方法，砂型所用砂粉為石英砂、陶粒砂、鋯英砂、鉻鐵礦砂或橄欖石砂等鑄造用耐火型砂，常用粒度為70/140目。

隨動加熱的砂型3D打印成形方法，噴射所用的粘結劑為呋喃樹脂粘接劑。

采用上述的技術方案，有以下優點：

1、砂型固化速度快、質量好；

2、砂型不易出現成形缺陷、合格率高。

附圖說明

圖1 為隨動加熱砂型3D打印成形方法流程圖；