揭秘3D打印技術(shù)之鑄造砂型3D打印(2)
時(shí)間：2016-08-22 18:27 來源：南極熊 作者：中國(guó)3D打印網(wǎng) 閱讀：次
砂型3d打印機(jī)成型工藝
1.PCM
PCM 工藝稱為無模鑄型制造,它是將 快速制造理論引進(jìn)到樹脂砂造型工藝中,采用輪廓掃描噴射固化工藝,實(shí)現(xiàn)了無模型鑄型的快速制造。 該工藝由清華大學(xué)研制成功,并推出商品化機(jī)型。
首先從零件 CAD 模型得到鑄型 CAD 模型, 分別噴射樹脂和固化劑的兩個(gè)噴頭在每一層鋪好壓實(shí)的型砂上分別精確地噴射粘接劑和催化劑。粘結(jié)劑與催化劑發(fā)生膠聯(lián)反應(yīng), 粘接劑和催化劑共同作用的地方型砂被固化在一起,其他地方型砂仍為顆粒態(tài)干砂。
固化完一層后再粘接下一層,所有的層粘接完之后就可以得到一個(gè)三維實(shí)體,原砂在粘接劑沒有噴射的地方仍是干砂,比較容易清除。清理出中間未固化的干砂就可以得到一個(gè)有一定壁厚的鑄型,在砂型的內(nèi)表面涂敷或浸漬涂料之后就可用于澆鑄金屬。
無模砂型制造工藝示意圖
該工藝采用傳統(tǒng)樹脂砂工藝中的水洗砂、 樹脂和固化劑, 原材料的準(zhǔn)備過程與傳統(tǒng)工藝相同,與以上工藝相比無需單獨(dú)制備原材料,且成本低廉, 鑄型強(qiáng)度高,無需特殊的
后處理, 尤其適合制造大中型鑄件。
選擇性激光燒結(jié)工藝示意
2.SLS
SLS 工 藝稱為 選擇性激光燒結(jié), SLS 工藝是利用粉末狀材料成形的。將材料粉末鋪灑在已成形零件的上表面, 并刮平; 用高強(qiáng)度的 CO2 激光器在剛鋪的新層上掃描出零件截面; 材料粉末在高強(qiáng)度的激光照射下被燒結(jié)在一起,得到零件的截面,并與下面已成形的部分粘接; 在非燒結(jié)區(qū)的粉末仍呈松散狀,作為工件和下一層粉末的支撐。當(dāng)一層截面燒結(jié)完后, 鋪上新的一層材料粉末,選擇地?zé)Y(jié)下層截面, 如此循環(huán),最終形成三維實(shí)體,
粉末材料可以是金屬、 陶瓷、 石蠟、 聚碳酸酯等聚合物粉末, 也可以是鑄造用覆膜砂, 用包覆粘接劑的陶瓷粉末或覆膜砂作為成形材料,按照鑄型CAD 模型(包括澆注系統(tǒng)等工藝信息) 的輪廓信息精確控制激光束在造型材料粉末層進(jìn)行掃描, 使包覆在陶瓷粉末或覆膜砂表面的粘結(jié)劑熔化粘結(jié), 逐步堆積可得到鑄型的型殼, 清理出型腔內(nèi)未燒結(jié)的松散粉末, 就可用于澆注金屬零件。鑄型和砂芯可分別制造再裝配成完整鑄型,也可一體化制造, 減少下芯裝配帶來的誤差。SLS 工藝用于制造鑄型型殼, 若選用粒度較細(xì)的陶瓷粉和覆膜砂,選擇較小的分層厚度,可以得到表面質(zhì)量較好的鑄型。 但受成形設(shè)備成形空間和成形速度的限制,只適合于制造中小件。
3DP 工藝稱為三維印刷,它采用逐點(diǎn)噴灑粘接劑來粘接粉末材料的方法制造原型。3DP 工藝與 SLS 工藝類似, 采用粉末材料成形, 如陶瓷粉末,金屬粉末。 所不同的是材料粉末不是通過燒結(jié)連接起來的,而是通過多通道噴頭用粘接劑( 如硅膠) 將零件的截面“ 印刷” 在材料粉末上面,粘結(jié)時(shí)只進(jìn)行一次掃描,由于用粘接劑粘接的強(qiáng)度較低, 還必須將其置于加熱爐中,作進(jìn)一步的固化或燒結(jié),以提高粘結(jié)強(qiáng)度。
直接殼型鑄造工藝示意圖
美國(guó) Solig en 公司根據(jù) 3DP 原理開發(fā)的直接殼型鑄造工藝( DSPC )如圖 3 所示。該技術(shù)使用陶瓷粉末為造型材料,粘接材料選用硅溶膠。 由于陶瓷粉末顆粒尺寸在 75 m～150 m 之間, 所以 DSPC 工藝造型的表面質(zhì)量較高,但這種硅酸鹽水溶液分層粘接起來的陶瓷鑄型強(qiáng)度較低,必須經(jīng)過焙燒之后才能用于澆注金屬, 如果是大型鑄件的鑄型就需要價(jià)格高昂、 體積龐大的加熱設(shè)備,所以 DSPC 工藝不適合大中型鑄件的生產(chǎn)。
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