CN104400879A - 一种3d成型陶瓷模具制作的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种陶瓷模具的制作方法，尤其涉及一种3D成型陶瓷模具制作的方法，包括绘制陶瓷产品的三维立体结构模型；获得每一层片的信息并导入3D打印机；3D打印机打印坯体；后处理；制作硅胶模等步骤。本发明采用3D打印技术制作陶瓷模具，具有成本低、良品率高、模具美观的优点，同时硅胶模具有超强弹性、易脱模、保温性佳、耐高温、使用寿命长，耐拉力、韧性好、柔软性好等特性，成型固化后逞半透明型或白色不透明型，制作模具工艺简单耐用、造型逼真。

Description

一种3D成型陶瓷模具制作的方法

技术领域

本发明涉及一种陶瓷模具的制作方法，尤其涉及一种3D成型陶瓷模具制作的方法。

背景技术

陶瓷是中国古代劳动人民的一项重大发明，也是中国对世界文明所做出的一大贡献。陶瓷的应用范围非常的广泛，可以说在生活的方方面面、随处可见。传统的陶瓷制作方法中首先需要制作陶瓷模具，陶瓷模具的制造是一项既复杂又细致的工作，需要高超的技艺。其制造过程一般可分为以下五步：(1)制作原型：原型尺寸与陶瓷成品一致；(2)制作原胎：原胎又称模种，其尺寸与原型一致；(3)制作凹胎：凹胎又称模种，系由原胎翻制而成；(4)制作凸胎：凸胎又称母模，系由凹胎翻制而成；(5)制作工作模：工作模又称子模，系由凸胎翻制而成，供注浆成形使用。不同的陶瓷物品需要制作相配套的不同模具，成本较高；特别是对于小批量生产的业务来说，去设计一套模具来制作陶瓷物品是不现实的。另外，通过模具成型后的零件需要去浇道，浇道过程中容易在零件表面留下一些浇口的痕迹，从而影响零件的美观；由于陶瓷属于易碎平品，所以用传统方法制作良品率较低。

3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。目前，3D打印技术在陶瓷产品制作，特别是陶瓷模具制作领域方面的应用比较少。

发明内容

本发明的目的在于解决现有陶瓷模具制作过程中开模成本大、陶瓷模具良品率低和模具表面有痕迹等缺陷，提供一种成本低、效率高、模具美观、成品率高的陶瓷模具制作方法。为了实现上述发明目的，本发明提出了一种3D成型陶瓷模具制作的方法，包括以下步骤：

1)利用计算机辅助设计软件绘制陶瓷产品的三维立体结构模型；

2)将陶瓷产品的三维立体结构模型沿某一方向分层切片，获得每一层片的信息，从而得到一组薄片信息，包括每一薄片的轮廓信息和实体信息，并将该信息导入3D打印机中；

3)启动3D打印机，预设储液罐内的液态树脂的高度范围，保证液面位置的稳定性和液面的平整性；

4)利用3D打印机打印坯体，将打印好后的坯体进行后处理；

5)用硅胶对坯体进行整体包覆，6-10个小时干化后，将硅胶模按分模线切开，取出坯体，

6)预留注射口，将液体树胶材料注入硅胶模，干化处理后得到陶瓷模具。

上述步骤4)中的后处理包括以下步骤：

4.1清洗坯体：从3D打印机中取出坯体，放入93％～98％酒精中，浸泡8～12分钟，用毛刷取出支撑；检查表面是否有断裂，如若断裂比较大，需重新制作；

4.2二次清洗：将坯体再次放到干净的酒精中，进行二次清洗，使表面没有残留的液态树脂；

4.3坯体固化：取出坯体放入光固化机中，进行固化，固化时间为30～60分钟；

4.4光洁处理：用刮刀、喷砂机、水幕机对固化后的坯体进行光洁处理。

上述步骤4)中3D打印机采用SLA快速成形技术。

上述步骤5)硅胶中液态硅胶与固化剂的比例为20:1。

上述步骤6)中的干化处理的步骤为：

6.1烘箱温度控制在70℃～80℃，放入模具，烘焙1～1.5小时；

6.2烘箱温度降到25℃～35℃，放入模具，保存6～8小时。

本发明采用3D打印技术制作陶瓷模具，具有成本低、良品率高、模具美观的优点，同时硅胶模具有超强弹性、超好脱模、保温性佳、耐高温、使用寿命长，耐拉力、韧性好、柔软性好等特性，具有高抗撕、耐烧性能好、翻模次数多优点；成型固化后逞半透明型或白色不透明型，制作模具工艺简单耐用、造型逼真。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

本发明提供了一种3D成型陶瓷模具制作的方法，包括以下步骤：

1)利用计算机辅助设计软件绘制陶瓷产品的三维立体结构模型；

2)将陶瓷产品的三维立体结构模型沿某一方向分层切片，获得每一层片的信息:轮廓信息和实体信息，并将该信息导入3D打印机中；

3)启动3D打印机，预设储液罐内液态树脂的高度，保证液面位置的稳定性；

4)利用3D打印机打印坯体，将打印好的坯体进行后处理；

本发明中3D打印机采用SLA快速成形技术。

步骤4)中后处理包括以下步骤：

4.1清洗坯体：将打印好后的坯体放入93％～98％酒精中，浸泡8～12分钟，检查表面是否有断裂，如若断裂比较大，需重新制作；

4.2二次清洗：将坯体再次放到干净的酒精中，进行二次清洗，使表面没有残留的液态树脂；

4.3坯体固化：取出坯体放入光固化机中进行固化，固化时间30～60分钟；

4.4光洁处理：用刮刀、喷砂机、水幕机对固化后的坯体进行光洁处理。

5)用硅胶对坯体进行整体包覆，6-10个小时干化后，将硅胶模按分模线切开，取出坯体；其中，硅胶中液态硅胶与固化剂的比例为20:1。作为本发明的优选实施例，步骤5)中的干化时间优选8小时。

6)预留或开注射口，将液体树胶材料注入硅胶模内，干化处理后得到陶瓷模具。其中干化处理的步骤为：

6.1烘箱温度控制在70℃～80℃，放入硅胶模，烘焙1～1.5小时；

6.2烘箱温度降到25℃～35℃，放入硅胶模，保存6～8小时。

另外在烘干时，每隔一个小时，需观察模具干化程度。

作为本发明的优选实施例，干化处理步骤6.1中的烘箱温度优选75℃，烘焙时间优选1小时；步骤6.2中的烘箱温度优选30℃，保存时间优选7小时

上述步骤(4)中3D打印机采用SLA快速成形技术。SLA快速成形的基本过程为：(1)层固化：用一定波长的紫外激光按分层所获得的层片信息，以一定的顺序照射树脂液面使其固化为一个薄层的过程。单层固化是堆积成形的基础，也是关键的一步。因此，首先需提供具有一定形状和大小的激光束光斑，然后实现光斑沿液面的扫描。(2)层层堆积：层层堆积实际上是前两步层准备与固化的不断重复。在单层扫描固化过程中，除了使本层树脂固化外，还必须通过扫描参数及层厚的精确控制，使当前层与已固化的前一层牢固地粘结到一起，即完成层层的堆积。层层堆积与层固化是一个统一的过程；由于树脂的固化性能或采用不同的扫描工艺，使得成形过程中零件实体内部的树脂没有完全固化(表现为零件较软)，还需要将整个零件放置在专门的后固化装置中进行紫外光照射，以使残留的液态树脂全部固化；最终形成坯体。

Claims (5)

1.一种3D成型陶瓷模具制作的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)利用计算机辅助设计软件绘制陶瓷产品的三维立体结构模型；

2)将陶瓷产品的三维立体结构模型沿某一方向分层切片，获得每一层片的信息:轮廓信息和实体信息，并将该信息导入3D打印机中；

3)启动3D打印机，预设储液罐内液态树脂的高度，保证液面位置的稳定性；

4)利用3D打印机打印坯体，将打印好的坯体进行后处理；

5)用硅胶对坯体进行整体包覆，6-10个小时干化后，将硅胶模按分模线切开，取出坯体；

6)预留或开注射口，将液体树胶材料注入硅胶模内，干化处理后得到陶瓷模具。

2.如权利要求1所述的一种3D成型陶瓷模具制作的方法，其特征在于，所述步骤4)中的后处理包括以下步骤：

4.1清洗坯体：将打印好后的坯体放入93％～98％酒精中，浸泡8～12分钟，检查表面是否有断裂，如若断裂比较大，需重新制作；

4.2二次清洗：将坯体再次放到干净的酒精中，进行二次清洗，使表面没有残留的液态树脂；

4.3坯体固化：取出坯体放入光固化机中进行固化，固化时间30～60分钟；

4.4光洁处理：用刮刀、喷砂机、水幕机对固化后的坯体进行光洁处理。

3.如权利要求1所述的一种3D成型陶瓷模具制作的方法，其特征在于，所述步骤4)中3D打印机采用SLA快速成形技术。

4.如权利要求1所述的一种3D成型陶瓷模具制作的方法，其特征在于，所述步骤5)硅胶中液态硅胶与固化剂的比例为20:1。

5.如权利要求1所述的一种3D成型陶瓷模具制作的方法，其特征在于，所述步骤6)中的干化处理的步骤为：

6.1烘箱温度控制在70℃～80℃，放入硅胶模，烘焙1～1.5小时；

6.2烘箱温度降到25℃～35℃，放入硅胶模，保存6～8小时。