CN105642867A - 具有复合结构的积层制品的制造方法及其制品 - Google Patents
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Abstract
一种具有复合结构的积层制品的制造方法及其制品，其制造步骤包含：积层制造一待加工本体，其内部具有一中空部位，中空部位连通一浇口系统与待加工本体外界空间连通；将一熔点低于待加工本体的熔融填充材料通过浇口系统填入中空部位，并使其固化后与待加工本体结合；去除待加工本体表面的浇口系统，以形成一具有复合结构的积层制品。本发明制成的积层制品结合表面材料刚性与强度特性及其内部的材料特性而获得所需要的材料效果。
Description
技术领域
本发明是有关于一种具有复合结构的积层制品的制造方法及其制品，特别是有关于一种结合积层制造技术及铸造技术改变制品特性的制品及制造方法。
背景技术
通常将一产品或一结构进行轻量化设计，主要是利用更改结构或更改材料来完成。例如，在一复杂形状的煞车碟盘复合式金属构件的轻量化设计中，主要是将其次要结构截除后采用相同结构但更轻的材料，例如铝合金等轻金属或树脂，再应用螺合、胶合或焊接接合等手段予以接合。
然而，前述的现有技术必需额外以一结合接口(如螺丝扣件、胶、焊料)来联结两种材料，但在一些特定的目的或用途上，该结合接口必然会形成负面效果，如重量增加、应力集中、易脱落等。
另外，中国专利公开号CN101391296A揭露了一种轻量制动转子和带有复合材料的部件(如图1所示)，其做成该轻量制动转子10的方法是将第一插入件11和第二插入件12以分开的关系置于铸造模具内，将相异于第一、二插入材料熔融的另一材料铸造到该铸造模具内，使其固化以提供带有第一插入件11和第二插入件12的包括铸件上体13部分的产品，且使第二材料机械地锁定或冶金地结合到第一材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有复合结构的积层制品的制造方法，并使该制品中心腔室镂空，以利用铸造浇注熔融金属或塑料作为该积层制品的里材的方法。
本发明的另一目的在于提供一种上述具复合结构的积层制品。
为达成上述方法的目的，本发明的技术手段在于提供一种具有复合结构的积层制品的制造方法，包含：应用积层制造技术成形一待加工本体，该待加工本体为一金属制品，其内部具有中空部位，该中空部位连通一浇口系统而与该待加工本体外界空间连通；将一熔点低于该待加工本体的熔融的填充材料通过该浇口系统填入该中空部位，并使其固化后与该待加工本体结合；以及去除该待加工本体表面的该浇口系统，以形成一具有复合结构的积层制品。
其中，该中空部位连接有与该待加工本体外部空间联通的冒口系统，用以提供该熔融的填充溶液进该中空部位后的排气及排液功能，且在该填充材料进入中空部位并硬化而与该待加工本体相结合后去除该待加工本体表面的该冒口系统。
其中，该填充材料为一金属，且该填充材料的比重与该待加工本体的比重不同。
其中，该填充材料为高分子材料。
为达成上述制品的目的，本发明的技术手段在于提供了上述制造方法制造的具有复合结构的积层制品，其结构包含：
一积层制造的本体，其具有至少一中空部位，该本体的表层具有至少一开口；以及
一填充层，其设置并充满于该中空部位并与该本体结合，且该开口曝露出该填充层的局部表面。
其中，该中空部位完全分布于该本体的内部，使该本体形成一壳体。
其中，该中空部位的表面为粗糙表面。
其中，该填充层为金属材料制品。
其中，该填充层为高分子材料制品。
其中，该本体受力负荷时具有一材料应变相对较小的区域，该填充层设置于该区域。
其中，该本体受热时具有一热量相对集中的区域，该填充层设置于该区域。
本发明的特点在于：本发明是一积层技术制成的金属壳件类似物品，再以类似壳模技术将另一较低熔点的金属或树脂熔液填入该金属壳件之内硬化后相结合，故可结合表面金属刚性与强度特性及其内部的材料特性，例以内部材料以较轻的金属或高分子材料制作，可获得更好的减重产品；内部材料以比重较重的金属制作，可改变产品的重心；内部材料以热传导率高的材料制作，可增加产品的散热效率。
附图说明
图1为现有技术的轻量制动转子和带有复合材料的部件的立体图；
图2为本发明中具有复合结构的积层制品的制造方法流程图；
图3为本发明中具有复合结构的积层制品的待加工本体的中空部位及浇口系统剖视图；
图4为本发明中具有复合结构的积层制品的待加工本体、浇冒口系统的立体示意图；
图5为本发明中具有复合结构的积层制品的剖视图；
图6为图5的积层制品的的立体图；以及
图7为本发明中具有复合结构的积层制品应用于煞车碟盘实施例的立体剖面图。
其中，附图标记：
10：制动转子
11：第一插入件
12：第二插入件
13：铸件上体
20：待加工本体
21：中空部位
30：浇口系统
40：冒口系统
50：填充材料
60：积层制品
61：本体
611：中空部位
6111：开口
62：填充层
70：煞车碟盘
71：煞车碟盘铁壳
72：铝固材
S10～S30：具有复合结构的积层制品的制造步骤
具体实施方式
下面配合图式将本发明实施例详细说明如下，其所附图式均为简化示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此在该等图式中仅标示与本发明有关的组件，且所显示的元件并非以实施时的数目、形状、尺寸比例等加以绘制，其实际实施时的规格尺寸实为一种选择性设计，且其元件布局形态有可能更为复杂。
首先参见图2，并协同图3～图5所示。本实施例的一种具有复合结构的积层制品的制造方法包含：
步骤S10，以积层制造技术成形一待加工本体20，该待加工本体20为一内部具有一中空部位21的金属材料的成形制品，该待加工本体20的中空部位21是连通一浇口系统30而与该待加工本体20的外界空间连通(在一实施例中，该中空部位21的表面可为粗糙表面，以加强与后述填充材料50的材料结合性)。上述的浇口系统30是提供后述熔融的填充材料浇注用。
步骤S20，将一熔点低于该待加工本体20的熔融的填充材料50通过该浇口系统30填入该中空部位21，并使其固化后与该待加工本体20结合。值得一提的是，当该中空部位21的形状相对复杂时，则需要另行设计一冒口系统40作为该第二材料的排气、溢流用：冒口系统40与该中空部位21相连接，以使该中空部位21也可经由该冒口系统40与该待加工本体20的外部空间联通。值得一提的是，图3实施例为浇口系统30与冒口系统40共享的浇冒口系统设计。
步骤S30，去除该待加工本体20表面的浇口系统30及冒口系统40(在前述步骤中有增设的条件下)，以形成一具有复合结构的积层制品60。
在一实施例中，上述步骤S20中的该填充材料50为一金属；当然，在另一实施例中，该填充材料50也可为一高分子材料。
此外，在一实施例中，该填充材料50的比重与该待加工本体20材料的比重不同。
再请参照图5及图6所示。本实施例中的复合结构的积层制品60，其结构包含积层制造的本体61以及填充层62。该积层技术制造的本体61具有至少一中空部位611，该本体61的表层与该至少一中空部位611间具有一开口6111。填充层62设置于该中空部位611并充满该中空部位611，且与该本体61结合，该开口6111曝露出该填充层62的局部表面，该填充层62可为金属材料制品或高分子材料制品。
在一实施例中，该中空部位611完全分布于该本体61的内部，使该本体61形成一壳体状，即表层与里层互为不同材料制成；或者是，该中空部位611及该填充层62为部分分布于该本体61的内部，特别是分布于该本体受力负荷时的材料应变相对较小的区域(当填充层62比重小于本体61时可进行轻量化)；或是，该本体61受热时具有一热量相对集中的区域，该中空部位611及该填充层62设置于该区域(当填充层62热传导力大于本体61时可进行热的快速传导)。
本发明的制程所能应用的制品，可制作煞车碟盘70，例如图7所示，其是预先应用积层制造技术(如3Dprint)做出一中空的煞车碟盘铁壳71(相对于该第一材料)，该煞车碟盘铁壳71是煞车碟盘的一部份，同时，该煞车碟盘铁壳71的内部空间也有类似模具的模穴作用，再将熔融的铝液(相对于第二材料)浇注到该煞车碟盘铁壳71内部空间内，待铝液固化为铝固材72后切除浇冒流道，得到一铁铝复合的煞车碟盘70。
前述采用本发明技术所制的煞车碟盘与一般铸铁煞车碟盘相较，铁铝复合煞车碟盘表面的铁壳同样有足够硬度可承受与来令片的剧烈磨擦，内部的铝合金结构硬度较铁低但热传导系数高于铁，可将磨擦产生的热快速传导，增加碟盘的散热速度，且铝合金密度只有铁的1/3具减重效果。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (12)
1.一种具有复合结构的积层制品的制造方法，其特征在于，包含：
应用积层制造技术成形一待加工本体，该待加工本体为一金属制品，该待加工本体的内部具有一中空部位，该中空部位连通一浇口系统并与该待加工本体外界空间连通；
将一熔点低于该待加工本体的熔融的填充材料通过该浇口系统填入该中空部位，并使其固化后与该待加工本体结合；以及
去除该待加工本体表面的该浇口系统，以形成一具有复合结构的积层制品。
2.根据权利要求1所述的具有复合结构的积层制品的制造方法，其特征在于，该中空部位连接有与该待加工本体外部空间联通的冒口系统，用以提供该熔融的填充溶液进该中空部位后的排气及排液，且在该填充材料进入中空部位并硬化而与该待加工本体相结合后去除该待加工本体表面的该冒口系统。
3.根据权利要求1所述的具有复合结构的积层制品的制造方法，其特征在于，该填充材料为一金属。
4.根据权利要求3所述的具有复合结构的积层制品的制造方法，其特征在于，该填充材料的比重与该待加工本体的比重不同。
5.根据权利要求1所述的具有复合结构的积层制品的制造方法，其特征在于，该填充材料为高分子材料。
6.一种具有复合结构的积层制品，其特征在于，包含：
一积层制造的本体，该本体具有至少一中空部位，该本体的表层具有至少一开口；以及
一填充层，该填充层设置并充满于该中空部位并与该本体结合，且该开口曝露出该填充层的局部表面。
7.根据权利要求6所述的具有复合结构的积层制品，其特征在于，该中空部位完全分布于该本体的内部，使该本体形成一壳体。
8.根据权利要求6所述的具有复合结构的积层制品，其特征在于，该中空部位的表面为粗糙表面。
9.根据权利要求6所述的具有复合结构的积层制品，其特征在于，该填充层为金属材料制品。
10.根据权利要求6所述的具有复合结构的积层制品，其特征在于，该填充层为高分子材料制品。
11.根据权利要求6所述的具有复合结构的积层制品，其特征在于，该本体受力负荷时具有一材料应变相对较小的区域，该填充层设置于该区域。
12.根据权利要求6所述的具有复合结构的积层制品，其特征在于，该本体受热时具有一热量相对集中的区域，该填充层设置于该区域。
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