[發(fā)明專利]一種3D打印成形方法

有效

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• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112338140B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設計）人: 單忠德;閆丹丹;郭智;劉豐;趙蒙蒙
• 申請（專利權）人: 北京機科國創(chuàng)輕量化科學研究院有限公司
• 主分類號: B22C9/02
• 分類號: B22C9/02;B33Y10/00;B33Y50/02
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于增材制造領域，公開一種3D打印成形方法。該方法的實施是基于一種3D打印設備完成的，該設備采用多層鋪砂打印一體化系統(tǒng)可以同時完成多層鋪砂、打印工序。在砂型制備過程中，先鋪設一定層厚的底砂，在底砂上進行樹脂打印，通過紅外加熱裝置進行當前打印層的加熱固化，經(jīng)過ΔT時間后(3≤ΔT≤8s)在當前打印層進行鋪砂，再通過紅外加熱裝置進行當前打印層的加熱固化，經(jīng)過ΔT時間后在當前打印層進行鋪砂，此時完成兩次打印、兩次鋪砂，重復此鋪砂打印過程，直至完成設定層數(shù)的鋪砂打印。采用本方法制造的砂型，具有高效率、柔性化制造能力強等優(yōu)點，具有推廣使用的價值。

技術領域

本發(fā)明屬于增材制造領域，具體涉及一種3D打印成形方法。

背景技術

近年來，增材制造技術的研究發(fā)展迅速，砂型3D打印技術作為增材制造技術中的一種，發(fā)展速度明顯提升、發(fā)展勢頭日益趨好。

砂型3D打印技術是一種基于微滴噴射原理的快速成形技術，采用分層制造思想進行砂型的增材制造，特別適合產品研發(fā)以及單件、小批量產品的生產。砂型3D打印設備工作前，首先建立鑄型的三維模型，計算機對打印砂型的三維幾何模型進行分層切片處理，對三維模型的STL文件選擇厚度分層，然后根據(jù)每層砂型的二維輪廓數(shù)據(jù)生成每一層的打印圖案，得到截面信息；砂型3D打印設備工作時，將預混了固化劑的砂粒存放在鋪砂槽中進行鋪砂，打印噴頭按照截面信息噴射樹脂粘結劑，樹脂粘結劑與固化劑發(fā)生膠聯(lián)反應，層層固化，堆積成形；砂型制備完成后，將砂型清理出來，除去表面浮砂即可。最后，在鑄型的表面涂敷或浸漬涂料之后就可用于澆注金屬。與傳統(tǒng)的鑄造技術相比，砂型3D打印技術無需制造模型，減少材料浪費，柔性化制造能力強，降低研發(fā)成本，發(fā)展優(yōu)勢明顯。但是也存在不足之處，如砂型3D打印技術在成形過程中只能實現(xiàn)單層鋪砂打印，成形速度慢，降低效率。

發(fā)明內容

針對目前在大型復雜砂型制造過程中，砂型3D打印技術存在成形效率低問題，本發(fā)明提出了一種3D打印成形方法。一種3D打印成形方法，是依托一種3D打印設備完成的，其中多層鋪砂打印一體化系統(tǒng)采用全幅面組合式打印，包括噴頭、鋪砂槽、紅外加熱管、鋪粉輥四個模塊。鋪砂打印裝置工作前，首先在打印平臺預先鋪設預混了固化劑的型砂顆粒如圖2中 (c)所示,底砂層厚為H，單層鋪砂層厚為 h，H≥h。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種3D打印成形方法是按以下步驟進行：

步驟1：建立所需打印砂型的三維模型。

步驟2：計算機對打印砂型的三維幾何模型進行分層切片處理，根據(jù)每層砂型的二維輪廓數(shù)據(jù)生成每一層打印砂型的圖案；

步驟3：計算機根據(jù)一次鋪砂打印行程設計制造的砂型層數(shù)n，對打印圖案進行編號、鏡像變換、像素補充操作，并將修改后的打印圖案保存；

步驟4：將一定質量的原砂顆粒經(jīng)過型砂預處理工藝與一定量的固化劑進行均勻攪拌，得到混合了固化劑的型砂顆粒；

步驟5：將混合了固化劑的型砂顆粒通過供料工藝均勻裝入多層鋪砂打印一體化裝置的多個鋪砂裝置中；

步驟6：計算機控制多層鋪砂打印一體化系統(tǒng)運動在成形平臺上鋪設多層底砂；

步驟7：計算機控制多層鋪砂打印一體化系統(tǒng)根據(jù)一次鋪砂打印行程設計制造的砂型層數(shù)n，沿高度方向上升n層砂型厚度的距離；

步驟8：計算機控制多層鋪砂打印一體化系統(tǒng)從成形平臺一側運動到另一側，多層鋪砂打印一體化系統(tǒng)一邊鋪砂一邊打印，實現(xiàn)n層砂型的鋪砂打印成形；

步驟9：清理廢砂，取出砂型。

采用上述的技術方案，結合砂型3D打印技術柔性化制造能力強等的優(yōu)勢，開發(fā)出一種針對復雜鑄件短流程、高精度、綠色化的高效率砂型3D打印成形技術，特別適合單件、小批量、大型復雜件的快速開發(fā)制造極具“快速成形”技術優(yōu)勢。

附圖說明