CN104339437A - 一种用3d打印技术生产陶瓷铸型的方法 - Google Patents

Abstract

一种用3D打印技术生产陶瓷铸型的方法，其技术方案为利用3D打印技术，将陶瓷粉和粘结剂分别装入3D打印头（1）内，将需要打印铸型的三维图输入3D打印机，然后按照图纸逐层打印铸型形状，最终形成所需的铸型（2），此时陶瓷粉和粘结剂粘结的受力不大，再将整个铸型放入加热炉（3）内对陶瓷粉和粘结剂进行烧结，使铸型达到高的强度和硬度，形成陶瓷铸型。陶瓷的优点在于熔点高，普通的金属型铸型仅能用于铝合金这类低熔点的铸件，陶瓷的铸型可以用于高熔点的铸钢件铸造，为铸钢件的铸造提供了一种新的铸型生产方法。

Description

一种用3D打印技术生产陶瓷铸型的方法

技术领域：                                                                  

  本发明涉及一种陶瓷铸型的生产方法，尤其是利用3D打印技术实现陶瓷铸型的生产。

背景技术：

  铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造毛坯因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了制作时间。铸造是现代装置制造工业的基础工艺之一。

  铸造根据铸型的不同可以分为砂型铸造和特种铸造。普通砂型铸造，利用砂作为铸模材料，又称砂铸，翻砂，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类，但并非所有砂均可用以铸造。特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。造型、造芯是根据铸造工艺要求，在确定好造型方法，准备好造型材料的基础上进行的。铸件的精度和全部生产过程的经济效果，主要取决于造型这道工序。传统的铸钢件生产主要都是砂型造型，造型方法也依赖于手工造型。

 三维打印( Three Dimensional Printing，3 DP) 是美国麻省理工学院( MIT) 在20 世纪90 年代发明的一种快速成型技术，准确地说，应该是增量制造( Additive Manufacturing，AM) 技术。创意提出伊始，就树立了可以制作任何构造( Any-composition)、任何材料( Any-material) 和任何几何形状( Any-geometry) 实物的愿景。3DP 的工作原理类似喷墨打印机，不过喷出的不是墨水，而是粘结剂、液态的蜡、塑料或树脂。按照喷出的材料不同，可以分为粘结剂打印、熔融蜡打印和熔融塑料涂覆( FDM) 。可以把打印头换成激光头，激光烧结( SLS) 、光固化树脂( SLA) 和激光熔融( SLM) 也可以视为三维打印的特例，因此广义的三维打印一词包含了大多数增量叠层制造技术，从宏观上进行系统思考，以便于公众对新技术的理解。三维打印既与从毛坯上去除多余材料的切削加工方法完全不同，也与借助模具锻压、冲压、铸造和注射等强制材料成形的工艺迥然有异，是一种“增量”成形技术。具体成形过程是，根据三维CAD 模型，经过格式转换后，对零件进行分层切片，得到各层截面的二维轮廓形状。按照这些轮廓形状，用喷射源选择性地喷射一层层的粘结剂或热熔性材料，或用激光束选择性地固化一层层的液态光敏树脂，或烧结一层层的粉末材料，形成每一层截面二维的平面轮廓形状，然后再一层层叠加成三维立体零件。到目前，增量叠层制造技术已经有了巨大的进步，增量叠层制造不仅仅局限于制作原型，还可以制造出可用的功能产品; 不仅可以制造塑料产品，还可以制造金属产品; 不仅可用于航空航天，也即将进入千家万户; 不仅可制作现代艺术品，也可用来高仿真复制古董; 不仅可以制造身外之物，还可以制造人体植入物，甚至人体器官; 不仅可以制造用品，还可以盖房子、制作蛋糕和牛排; 是一种具有无限可能的多用途技术，其前景极其绚丽，吸引了众多的设计师、工程师、业余爱好者和投资者参与其中，成为可能引发新工业革命的导火线，各国电视媒体和期刊杂志纷纷加以报道。这一高潮的出现除了三维打印的独特潜在优势外，还由于近年取得的成本突破和材料突破以及应用领域的急剧扩大，与此同时孕育着和开始隐现出新的商务、生产模式以及新的生活方式。有些未来学家认为，它的作用将可与计算机和互联网媲美。

发明内容：

  本发明为一种用3D打印生产陶瓷铸型的方法，其技术方案为利用3D打印技术，将陶瓷粉和粘结剂分别装入3D打印头内，将需要打印铸型的三维图输入3D打印机，然后按照图纸逐层打印铸型，最终形成所需的铸型，此时陶瓷粉和粘结剂粘结的受力不大，再将整个铸型放入加热炉内对陶瓷粉和粘结剂进行烧结，使铸型达到高的强度和硬度，形成陶瓷铸型。

  使用3D打印的技术使陶瓷粉和粘结剂组合成三维的立体形状，完成造型工序。

  造型完成后将铸型放入加热炉内进行加热烧结，使铸型达到铸造所需的强度和硬度。

  陶瓷铸型能够承受铸钢件铸造时产生的高温，可以用于铸钢件的铸造生产。

 

有益效果：

  使用3D打印技术造型可以使造型过程自动化，替代传统的人工造型，另外陶瓷的铸型可以用于高熔点的铸钢件铸造，为铸钢件的铸造提供了一种新的铸型生产方法。

 

附图说明：

  图1为利用3D打印生产陶瓷铸型的方法示意图

  附图标记：1- 3D打印头；2-铸型；3-加热炉。

 

具体实施方式：

  为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下。

  利用3D打印技术，将陶瓷粉和粘结剂分别装入3D打印头内。

  将需要打印铸型的三维图输入3D打印机，然后3D打印机将对三维模型进行逐层切片分析。

   按照分析出来的切片打印逐层的切片形状，最终形成所需的铸型。

   再将整个铸型放入加热炉内对陶瓷粉和粘结剂进行烧结，使铸型达到高的强度和硬度，形成陶瓷铸型。

 申请人声明，以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用3D打印技术生产陶瓷铸型的方法，其特征在于：利用3D打印技术，将陶瓷粉和粘结剂分别装入3D打印头（1）内，将需要打印铸型的三维图输入3D打印机，然后按照图纸逐层打印铸型，最终形成所需的铸型（2），此时陶瓷粉和粘结剂粘结的受力不大，再将整个铸型放入加热炉（3）内对陶瓷粉和粘结剂进行烧结，使铸型达到高的强度和硬度，形成陶瓷铸型。

2.根据权利1所述的陶瓷铸型的生产方法，其特征在于：使用3D打印的技术使陶瓷粉和粘结剂组合成三维的立体形状，完成造型工序；。

3.根据权利1所述的陶瓷铸型的生产方法，其特征在于：造型完成后将铸型放入加热炉内进行加热烧结，使铸型达到铸造所需的强度和硬度。

4.根据权利1所述的陶瓷铸型的生产方法，其特征在于：陶瓷铸型能够承受铸钢件铸造时产生的高温，可以用于铸钢件的铸造生产。