CN115246008A - 搪塑模具的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种搪塑模具的制造方法，包括成型品建模步骤(S10)、模具建模步骤(S20)以及成形步骤(S30)。在成型品建模步骤(S10)中，通过三维CAD对期望的成型品进行建模。在模具建模步骤(S20)中，考虑相对于成型品建模步骤(S10)中建模的成型品的预定收缩率，通过三维CAD对搪塑模具进行建模。在成形步骤(S30)中，基于在模具建模步骤(S20)中建模的搪塑模具的数据，利用金属3D打印机进行成形。

Description

搪塑模具的制造方法

技术领域

本发明涉及一种搪塑模具(slash molding mold)的制造方法。

背景技术

作为一种树脂材料的成型方法，现有技术中进行了搪塑。专利文献1公开了一种搪塑模具，其中，耐热的绝热材料设置在底切成型部(undercut forming portion)中。该现有技术的搪塑模具是通过电铸成型而制造。一种搪塑模具的制造方法包括电铸成型步骤，通过钎焊形成所需成型品的母模，并且利用母模进行电铸成型以制造搪塑模具。

在该搪塑模具的制造方法中，当制造多个搪塑模具时，利用基于母模制造的搪塑模具进行搪塑，并且制造多个产品。于是，通过对制成的多个产品进行电铸成型，能够制造多个搪塑模具。即，通过电铸成型初步制成的搪塑模具被用作原型(prototype)并且不用于产品的制造，并且在基于原型制成的产品的基础上所制造的模具被用于制造产品。

专利文献1：JP-A-2000-000833

发明内容

在搪塑中，通过从搪塑模具的型腔形状以预定的收缩率进行收缩来成型产品。因此，在制造多个搪塑模具的情况下，生产通过对钎焊形成的母模进行至少两倍搪塑的收缩所获得的产品。在该情况下，基于设计者所画的最终产品的设计的母模与实际产品可能彼此不同，并且形状或外观的印象可能与设计者设计的产品不同。另一方面，考虑到两倍的收缩率的母模的制作对于设计者是个负担。由于取决于产品的形状，通过搪塑而进行的收缩是不均匀的，因此制作一个母模来生产一个符合设计者预期设计的产品是相当困难的。

本发明的目的是提供一种搪塑模具的制造方法，使用该方法能够容易地制造忠实于设计者的设计的产品。

本发明的方面提供一种搪塑模具的制造方法，该方法包括：成型品建模步骤：通过三维CAD对期望的成型品进行建模；模具建模步骤：考虑相对于在所述成型品建模步骤中建模的所述成型品的预定收缩率，通过三维CAD对所述搪塑模具进行建模；以及成形步骤：基于在所述模具建模步骤中建模的所述搪塑模具的数据，利用金属3D打印机进行成形。

本发明的另一方面提供一种搪塑模具的制造方法，所述方法包括：CT扫描步骤：CT扫描已有的搪塑模具，以获得所述已有的搪塑模具的形状数据，并且通过三维CAD对新的搪塑模具进行建模；以及成形步骤：基于在所述CT扫描步骤中建模的所述新的搪塑模具的数据，利用金属3D打印机进行成形。

根据上述方面，能够提供一种搪塑模具的制造方法，利用该方法能够容易地制造忠实于设计者的设计的产品。

附图说明

图1是示出根据本发明实施例的通过三维CAD(计算机辅助设计)建模的成型品和搪塑模具的立体图；

图2是示出根据本发明实施例的通过三维CAD建模的成型品和搪塑模具的前视图；

图3是根据本发明实施例的通过三维CAD建模的搪塑模具的沿着图1中的线III-III截取的截面图，并且是由双点划线示出通过三维CAD建模的成型品的截面图；以及

图4是示出根据本发明实施例的搪塑模具的制造方法的步骤的流程图。

具体实施方式

后文将描述本发明的实施例。首先，对于使用根据本发明实施例所制造的搪塑模具而进行的搪塑，可以使用已知的成型方法。下面将给出其概述。在使用搪塑模具进行的产品制造中，首先，将预定量的熔融聚氯乙烯倒入搪塑模具内，并且将搪塑模具的相对于开口的下侧放入热油中，以加热搪塑模具。此处，一旦将搪塑模具从热油中取出，就将开口置于下侧，将搪塑模具倒转，并且使作为材料的PVC适配搪塑模具的型腔表面。在PVC已经适配型腔表面后，将搪塑模具再次放入热油中。在经过了预定时间后，从热油中取出搪塑模具并且通过空气冷却而冷却，并且从开口取出由在型腔中固化的PVC形成的产品。

由于PVC是柔性材料，所以由成型且固化的PVC形成的产品能够容易地从搪塑模具的开口取出。由于搪塑模具由铜合金或纯铜形成，所以导热性高。因此，当将包含PVC的搪塑模具放入热油中时，搪塑模具和PVC立即被加热，并且当从热油中取出搪塑模具时，搪塑模具迅速冷却并且PVC固化。

接着，作为本发明的实施例，将参考图1至3以及图4中的流程图描述搪塑模具的制造方法。

成型品建模步骤

首先，如图1和2所示，通过三维计算机辅助设计对要形成为产品形状的成型品10进行建模。此处，在本实施例中，制造仿兔子的玩偶形状的产品。主要由设计者进行成型品10的建模操作。设计者通过基于使用作为成型品10的产品的玩具的概念、市场调查的结果等设计玩偶来进行建模。

模具建模步骤

通过三维CAD，在考虑了相对于成型品建模步骤中所建模的成型品10的预定收缩率的情况下，对搪塑模具20进行建模。在成型品10形状简单的情况下，能够均匀地获得预定收缩率。然而，在如玩偶中设置有凸起、凹陷等的情况下，需要考虑与成型品10的形状相符的收缩率。这是因为在搪塑中，模具的各个部分的冷却速度依据模具的形状而不同。因此，由于搪塑模具20的建模操作需要知识和经验，所以主要由具有技术知识的操作者进行建模操作。在本步骤中，通过使用三维CAD调整模具的形状，还能够适当地进行诸如控制搪塑模具的厚度以及使得产品的收缩和冷却率均一这样的调整。

具体地，图3示出搪塑模具20的截面，并且以双点划线示出成型品10。开口形成在搪塑模具20的下端，并且材料通过开口注入型腔21。搪塑模具20的型腔21的形状形成为比以双点划线示出的成型品10的形状大了例如约3％。即，在该情况下，在使用PVC的搪塑中，收缩率是3％。然而，由于预计在耳部11的基部周围冷却率高，因此将型腔21与成型品10之间的尺寸差设置为小的。即，根据成型品10的形状设置收缩率。在图3中的实例中，考虑到成型品10的形状，收缩率依据成型品10的部位而变化。例如，考虑成型品10的凸起和凹陷之中的至少一者而设定收缩率。

成形步骤

利用金属3D打印机基于模具建模步骤中建模的搪塑模具20的数据进行成形。使用包含铜作为主要材料的金属材料、铜合金或纯铜执行利用金属3D打印所进行的成形。各种方法均能够用于金属3D打印机。例如，可以使用：粉末床法，铺设金属粉末，并且用激光束或电子束仅将成形部分的金属熔化和硬化；金属沉积法，金属粉末的喷射和用激光束的照射同时进行，以在成形部分上层叠和固化熔融金属；以及原子扩散增材制造方法，使用通过混合粘合剂和金属粉末获得的材料，根据熔融沉积成型法进行层压、固化和成形。然而，作为搪塑使用的模具，具有用激光束熔化金属粉末的步骤的金属3D打印机是优选的，这是因为优选的是进行没有缝隙的密致层叠。

镀覆处理步骤

在通过金属3D打印机成形的成形体的内表面进上行镀覆处理。这是为了防止由于搪塑中产生的气体所造成的腐蚀。因此，镀覆处理优选为镀镍铬。

根据具有这些步骤的搪塑模具的制造方法，能够消除通过低精度的电铸成型所进行的步骤，并且能够制造如下的搪塑模具：能够用该搪塑模具制造紧密贴合设计者的设计形象的产品。

即，在现有技术中，多个搪塑模具是通过对主要根据失蜡电铸法形成的搪塑模具所成型的产品进一步进行电铸成型来制造的。然而，当通过母模的“复制的复制”而制造搪塑模具时，由于考虑了收缩率等，产品与原始产品形象不同，或者在多个搪塑模具之间形状不同，尽管差异是微小的。因此，即使在相同的产品中，也可能取决于成型模具而对外观产生异样的感觉。然而，根据本实施例，能够通过金属3D打印机以高精度对模具建模步骤中建模的搪塑模具20进行成形。因此，能够减少通过不同搪塑模具进行成型而获得的产品之间的异样感。

作为本实施例的变型，代替成型品建模步骤和模具建模步骤，进行CT扫描步骤：CT扫描已有的搪塑模具以获得现有的搪塑模具的形状数据并且进行对新的搪塑模具的建模，并且进行成形步骤：基于CT扫描步骤中建模的搪塑模具的数据使用金属3D打印机进行成形，从而能够制造搪塑模具。

在该情况下，例如，能够对已经售出的玩偶玩具进行再版。即，如果用于过去已经售出的产品的搪塑模具是存在的，则通过对该搪塑模具进行CT扫描而获取内部形状的形状数据，从而能够基于形状数据使用金属3D打印机来成形和制造搪塑模具。如上所述，如果搪塑模具是通过高精度金属3D打印机而不是低成形精度的电铸成型来制造，则即使例如将诸如过去售卖的玩偶这样的产品作为复刻品售卖，也能够提供不导致与过去产品之间的异样感的产品。

在CT扫描步骤中的建模中，能够适当地修正预期产生成型缺陷的部位。替代地，如果即使原样使用现有的搪塑模具的已有数据也没有缺陷，则能够无修正地进行建模，并且可以将建模数据传送至下一步骤。

根据如上所述的本发明的实施例，能够提供根据如下方面的搪塑模具的制造方法。

根据第一方面的搪塑模具的制造方法包括：成型品建模步骤：通过三维CAD对期望的成型品进行建模；模具建模步骤：考虑相对于在所述成型品建模步骤中建模的所述成型品的预定收缩率，通过三维CAD对所述搪塑模具进行建模；以及成形步骤：基于在所述模具建模步骤中建模的所述搪塑模具的数据，使用金属3D打印机进行成形。

根据该配置，能够通过金属3D打印机以高精度制造搪塑模具，而不使用诸如利用低精度的电铸成型的失蜡电铸法这样的制造方法。因此，能够提供一种搪塑模具的制造方法，利用该方法能够容易地制造忠实于设计者的设计的产品。根据上述配置，即使产品具有精细的突出形状，其就强度而言不能根据失蜡电铸法用蜡原型形成，也能够制造用于生产该产品的搪塑模具。不需要为电铸成型而制造蜡原型并运输蜡原型，并且能够消除蜡原型的破裂等的可能性。

此外，根据上述配置，由于使用建模的形状数据进行成形，所以能够以高精度制造相同的搪塑模具。根据上述配置，能够消除制造蜡原型的步骤和失蜡的步骤，从而能够减少步骤。此外，通过金属3D打印机而成形的搪塑模具的表面是缎面加工的。在根据失蜡电铸法制造的搪塑模具中，例如，当产品采用静电植绒时，表面被纹理处理以形成缎面加工表面，从而提高粘合剂的粘合性。在根据上述配置制造的搪塑模具中，由于型腔表面通过金属3D打印机进行成形而被缎面加工，所以能够消除纹理处理步骤。根据上述配置的搪塑模具的生产优选为多品种小批量生产。

根据第二方面的搪塑模具的制造方法还包括镀覆处理步骤：对所述成形步骤中所成形的成形物进行镀覆处理。

根据该配置，能够减少型腔表面的腐蚀，并且能够延长搪塑模具的寿命。

在根据第三方面的搪塑模具的制造方法中，金属3D打印机被配置为使用包含铜作为主要材料的金属材料或纯铜进行成形。

根据该配置，在使用搪塑模具的产品的成形中，能够迅速加热和冷却搪塑模具。

在根据第四方面的搪塑模具的制造方法中，收缩率取决于在成型品建模步骤中建模的成型品的形状的收缩率。

根据该配置，由于根据成型品的形状设定收缩率，所以能够生产出忠实再现已建模的成型品形状的产品。

在根据第五方面的搪塑模具的制造方法中，收缩率根据在成型品建模步骤中建模的成型品的部位而变化。

根据该配置，即使在搪塑中模具的各个部位的冷却速度不同的情况下，也能够生产出忠实再现已经建模的成型品的形状的产品。

在根据第六方面的搪塑模具的制造方法中，收缩率考虑了在成型品建模步骤中建模的成型品的凸起和凹陷之中的至少一者的收缩率。

根据该配置，能够生产出忠实再现已经建模的成型品中的凸起和凹陷的产品。

根据第七方面的搪塑模具的制造方法包括：CT扫描步骤：CT扫描已有的搪塑模具，以获得已有的搪塑模具的形状数据，并且通过三维CAD建模新的搪塑模具；以及成形步骤：基于在所述CT扫描步骤中建模的所述新的搪塑模具的数据，使用金属3D打印机进行成形。

根据该配置，能够制造多个搪塑模具，利用该多个搪塑模具，能够以与过去制造的产品相同的方式制造诸如复刻品这样的产品。

以上已经描述了本发明的实施例，并且本发明不限于本实施例。替代地，能够通过各种变型实施本发明。例如，在本实施例中，已经示出仿兔子的玩偶的产品，但是本发明不限于此。替代地，本发明可以通过制造用于成型各种产品的搪塑模具而实施。

Claims (7)

1.一种搪塑模具的制造方法，所述方法包括：

成型品建模步骤：通过三维计算机辅助设计对期望的成型品进行建模；

模具建模步骤：考虑相对于在所述成型品建模步骤中建模的所述成型品的预定收缩率，通过三维计算机辅助设计对所述搪塑模具进行建模；以及

成形步骤：基于在所述模具建模步骤中建模的所述搪塑模具的数据，利用金属3D打印机进行成形。

2.根据权利要求1所述的搪塑模具的制造方法，还包括：

镀覆处理步骤：对在所述成形步骤中成形的成形物进行镀覆处理。

3.根据权利要求1或2所述的搪塑模具的制造方法，

其中，所述金属3D打印机被配置为使用包含铜作为主要材料的金属材料或纯铜进行成形。

4.根据权利要求1至3的任一项所述的搪塑模具的制造方法，

其中，所述收缩率是取决于在所述成型品建模步骤中建模的所述成型品的形状的收缩率。

5.根据权利要求4所述的搪塑模具的制造方法，

其中，所述收缩率根据在所述成型品建模步骤中建模的所述成型品的部位而变化。

6.根据权利要求5所述的搪塑模具的制造方法，

其中，所述收缩率是考虑了在所述成型品建模步骤中建模的所述成型品的凸起和凹陷之中的至少一者的收缩率。

7.一种搪塑模具的制造方法，所述方法包括：

CT扫描步骤：CT扫描已有的搪塑模具，以获得所述已有的搪塑模具的形状数据，并且通过三维计算机辅助设计对新的搪塑模具进行建模；以及

成形步骤：基于在所述CT扫描步骤中建模的所述新的搪塑模具的数据，利用金属3D打印机进行成形。

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