[發明專利]一種用于陶瓷型芯高精度成型的多次組合面曝光制造方法

在審

• 申請號: 202211711196.6
• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN116100650A
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 田宗軍;葉昀;焦晨;沈理達;侯鋒;邱明波;吳俊男
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學無錫研究院
• 主分類號: B28B1/00
• 分類號: B28B1/00;B28B11/24;B28B17/00;B33Y10/00;B33Y50/00;B33Y70/10;B33Y40/20
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 沈燕;曹祖良

本發明提供一種用于陶瓷型芯高精度成型的多次組合面曝光制造方法，包括以下步驟：S1.用建模軟件設計陶瓷型芯結構圖，保存為STL格式文件；S2.對STL格式文件進行切片處理，獲得每一層打印的切片灰度圖像，計算多次曝光的閾值k和測量模型實際閥值kn；S3.將切片灰度圖像導入光固化3D打印機，進行一次曝光或n+1次切片灰度圖像處理和組合面曝光；S4.將光敏樹脂、分散劑和陶瓷粉末加入漿料罐中，倒入陶瓷料缸；S5.打印機獲得打印模型曝光圖案后，通過光固化成型的方法得到成形陶瓷坯體；S6.將陶瓷坯體經過脫脂工藝得到陶瓷素坯，燒結獲得陶瓷型芯。本發明可以提高陶瓷漿料的固化性能，減少打印坯體的結構缺陷，可以用于高精度陶瓷型芯坯體的制造。

技術領域

本發明涉及陶瓷DLP打印技術領域，尤其是一種用于陶瓷型芯高精度成型的多次組合面曝光制造方法。

背景技術

數字光處理陶瓷3D打印技術是一種利用數字微鏡單元通過特定波長的選擇性面曝光陶瓷漿料，光敏樹脂吸收能量發生交聯反應，漿料由液態轉變為固態；此時陶瓷顆粒分散在固化的光敏樹脂中，而后通過脫脂工藝，脫除其中的光敏樹脂，通過燒結工藝使陶瓷顆粒致密化的工藝。

陶瓷型芯是一種用于形成空心葉片鑄件的內腔冷卻結構，它的性能和質量極大地影響著鑄件生產的合格率和成本；陶瓷型芯必須有足夠的室溫強度和高溫強度，以承受澆注時金屬液的沖擊；目前葉片內部冷卻結構由單一對流氣冷發展為雙層壁超氣冷，對于擁有新型冷卻結構渦輪葉片的研制，傳統陶瓷型芯制備方法復雜，主要通過熱壓注成形和凝膠注模成形，需提前制備多套模具，且在更改葉片設計后，模具需重新制備，導致葉片研制生產周期長，開模過程也會對型芯素坯表面造成不同程度的損壞，相對應的，陶瓷DLP技術無需模具，可以加速新產品的研發，縮短制造周期，滿足個性化需求，具有制造精度高，成形結構自由度高的優勢。

發明內容

本發明根據現有技術存在的問題，提供一種用于陶瓷型芯高精度成型的多次組合面曝光制造方法，用于制造高精度、無缺陷的氧化鋁陶瓷型芯。

本發明采用的技術方案是：

一種用于陶瓷型芯高精度成型的多次組合面曝光制造方法，其中：包括以下步驟：

S1.用建模軟件設計陶瓷型芯結構圖，保存為STL格式文件；

S2.通過打印機軟件對STL格式文件進行切片處理，獲得每一層打印的切片灰度圖像，并計算多次曝光的閾值k和測量模型實際閥值kn，并將k和kn進行比較，當k＞kn進行n次曝光，當k＜kn進行n+1次曝光；

S3.當n＝1，并且k＞k1時，將步驟S2得到的切片灰度圖像導入光固化3D打印機，打印機獲得打印模型每層的切片灰度圖像后，進行一次曝光，獲得一次組合面曝光的曝光圖案；當n≥1，并且k＜k1時，將一次組合面曝光的曝光圖案通過切片圖像二次處理模塊進行n或n+1次切片灰度圖像處理和組合面曝光，獲得n或n+1次組合面曝光的曝光圖案；

S4.將所述光敏樹脂、分散劑和陶瓷粉末按比例依次加入漿料罐中，攪拌均勻并倒入陶瓷料缸中；

S5.打印機獲得打印模型曝光圖案后，打印平臺下移至陶瓷料缸中，通過光固化成型的方法得到成形陶瓷坯體；

S6.將陶瓷坯體經過脫脂工藝得到陶瓷素坯，燒結獲得致密化的陶瓷型芯。

優選的是，所述的用于陶瓷型芯高精度成型的多次組合面曝光制造方法，其中，步驟S2中，多次曝光的閾值k和測量模型實際閥值kn計算公式如下：

其中：Cd是漿料任意位置的固化層厚，可以反應材料的成形質量，k是漿料的固化層厚形狀影響系數；S是全部的曝光表面，L是曝光表面上任意一點到固化層厚測試點的水平距離。