ES2263108T3 - Utilizacion de arena cubierta con resina para la produccion de moldes en los sistemas de prototipado rapido. - Google Patents

Utilizacion de arena cubierta con resina para la produccion de moldes en los sistemas de prototipado rapido.

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ES2263108T3 ES04101325T ES04101325T ES2263108T3 ES 2263108 T3 ES2263108 T3 ES 2263108T3 ES 04101325 T ES04101325 T ES 04101325T ES 04101325 T ES04101325 T ES 04101325T ES 2263108 T3 ES2263108 T3 ES 2263108T3
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Tatsunosuke C/O Gun Ei Chem. Ind. Co. Ltd. Murakami
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Abstract

Utilización de una arena recubierta con resina, que comprende: un agregado granular refractario, y una capa de recubrimiento que se forma sobre la superficie del agregado granular mediante recubrimiento con una resina termorrígida y una resina termoplástica, para la producción de un molde en un sistema de prototipado rápido mediante conformado en lámina.

Description

Utilización de arena cubierta con resina para la producción de moldes en los sistemas de prototipado rápido.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a una arena recubierta con resina, más particularmente a una arena recubierta con resina para la utilización en un aparato de moldeo de prototipado rápido (RP) de tipo sinterización por láser (aparato de conformado en láminas).
La presente solicitud reivindica prioridad basándose en la solicitud de patente japonesa nº 2003-098142 presentada el 1 de abril de 2003.
Antecedentes de la técnica
En la producción de piezas moldeadas, hasta el momento se ha utilizado ampliamente un procedimiento denominado de moldeo en cáscara, en el que se utiliza un molde formado mediante la carga de una arena recubierta con resina, que se obtiene recubriendo un agregado granular refractario, tal como arena de sílice, con un ligante constituido por una resina fenólica, en una matriz caliente.
La patente GB-A-753164 da a conocer moldes en cáscara realizados en arena, los granos de la cual se proveen de un recubrimiento interno de resina termorrígida y un recubrimiento externo de ceras parafinas o ceras sintéticas.
La patente JP-A-58090346 se refiere a un ligante constituido por melamina de metilol alquilado añadido a 100 partes en peso de arena de sílice para recubrir las superficies de la arena de sílice. Además, se añade una resina termoplástica, tal como una resina de poliestireno, o una resina termorrígida, tal como una resina fenólica, a la arena recubierta, con el fin de recubrir las superficies externas de la misma. La arena se utiliza para moldes en
cáscara.
Dicho procedimiento de moldeo en cáscara resulta adecuado para la producción en masa debido a que se utiliza una matriz en la producción de un molde. Sin embargo, en el caso de la producción multiproducto en lotes pequeños o de la producción de prototipos, debe fabricarse la matriz en cada ocasión, y de esta manera el coste se incrementa y se requieren muchos días para producir la matriz.
Bajo estas circunstancias, ha surgido un gran interés en un sistema RP (sistema de prototipado rápido) capaz de formar directamente una entrada de configuración tridimensional en un sistema CAD (diseño asistido por ordenador) en forma de modelo sólido (modelo tridimensional) sin mecanización y sin utilizar una matriz. Como uno de los sistemas RP se ejemplifica un procedimiento de conformación de láminas que comprende repetir la etapa de aplicar una arena recubierta con resina sobre una mesa de trabajo para formar una capa fina, e irradiar la capa fina con rayos de energía activa, tal como un láser, para formar una capa fina sinterizada, y formar de esta manera un molde. Ver, por ejemplo, la traducción japonesa publicada nº Hei 9-500845 de la solicitud de patente PCT (patente WO nº 96/14203). En el procedimiento de conformado en láminas, hasta el momento se ha utilizado una arena recubierta con resina en su estado original para el molde de cáscara, o se ha utilizado una arena recubierta con resina en la que la cantidad de resina fenólica de recubrimiento se ha incrementado en comparación con el procedimiento de moldeo en cáscara con el fin de adaptarse a una resistencia reducida.
Sin embargo, en el procedimiento de conformado en láminas, el molde resultante puede presentar una superficie rugosa debido al calor insuficiente producido por el láser durante la sinterización por láser (durante el conformado en láminas). En particular, los ángulos muertos (parte sin soporte, con la superficie del molde encarada hacia abajo) presentan una superficie muy rugosa.
Durante la utilización de una arena recubierta con resina de la técnica anterior, una resina fenólica incrementa la resistencia del molde, pero se convierte en un gas al descomponerse por el calor del metal fundido durante la producción de la camisa. Por lo tanto, cuando se incrementa la cantidad de resina fenólica con el fin de adaptarse a una resistencia pobre, mejora la resistencia del producto de forma laminar resultante. Sin embargo, surge el problema de que se incrementa la cantidad de gas descompuesto que desprende la resina fenólica (molde) y el gas penetra en el metal fundido, incrementando de esta manera los defectos de la pieza moldeada resultante (producto).
Por lo tanto, no se está incrementando la utilización de dicho sistema RP con una arena recubierta con resina debido a que la pieza moldeada resultante es de calidad inferior comparada con la que resulta de un procedimiento de moldeo en cáscara de la técnica anterior.
Bajo dichas circunstancias, un objetivo de la presente invención es proporcionar una arena recubierta con resina que permita producir un molde con una superficie menos rugosa en un sistema RP y producir una camisa con menos defectos por gases.
Sumario de la invención
Los presentes inventores han investigado intensivamente un procedimiento de conformado en láminas con el fin de alcanzar el objetivo anterior y han descubierto que la resina fenólica resulta meramente fundida mediante sinterización por láser y la reacción de curado apenas se desarrolla, y las partículas de arena de moldeo se unen entre sí únicamente por solidificación tras completar la irradiación con láser. En este caso, la resina fenólica se curó mediante un tratamiento por calor a una temperatura comprendida entre 170ºC y 250ºC (horneo secundario) que se llevó a cabo tras el conformado por irradiación con láser.
Debido a que el peso molecular de una resina termorrígida se incrementa en la reacción de curado, se utiliza una resina termorrígida que presenta un peso molecular comparativamente bajo previamente a la reacción de curado. Por lo tanto, no puede obtenerse una buena adherencia únicamente mediante fundido y solidificación de la resina termorrígida, resultando en una resistencia pobre. Los presentes inventores también han observado este hecho.
Los presentes inventores han llevado a cabo investigación adicional y han concluido que debe utilizarse una resina termoplástica para adaptarse a una adherencia pobre.
La arena recubierta con resina de la presente invención comprende un agregado granular refractario y una capa de recubrimiento que recubre la superficie del agregado granular con una resina termorrígida y una resina termoplástica.
La arena recubierta con resina preferentemente se produce recubriendo la superficie del agregado granular con la resina termorrígida y recubriendo adicionalmente con la resina termoplástica.
En este caso, la capa de recubrimiento preferentemente comprende una capa de resina termorrígida que contiene la resina termorrígida, con la que se recubre la superficie del agregado granular, y una capa de resina termoplástica que contiene la resina termoplástica, con la que se recubre la superficie externa de la capa de resina termorrígida.
La resina termoplástica es preferentemente una seleccionada de entre polietileno, polipropileno, polietilenglicol, poliamida, polimetil metacrilato y poliestireno.
Preferentemente, la resina termoplástica puede desaparecer por lo menos parcialmente de la arena recubierta con resina mediante un tratamiento por calor a 200ºC durante 1 a 7 horas.
La cantidad de la resina termoplástica que se añade se encuentra comprendida preferentemente entre 0,01 y 1,0 partes en masa con respecto a 100 partes en masa del agregado granular.
Una temperatura refractaria del agregado granular preferentemente es no inferior a 1.000ºC.
El tamaño de partícula del agregado granular preferentemente es no inferior a 10 \mum y no superior a 300 \mum.
El punto de reblandecimiento de la resina termorrígida preferentemente es no inferior a 70ºC y no superior a 130ºC, y la cantidad de resina termorrígida añadida preferentemente se encuentra comprendida entre 1,0 y 4,0 partes en masa con respecto a 100 partes en masa del agregado granular.
Tal como se ha indicado anteriormente, durante la utilización de la arena recubierta con resina de la presente invención en un sistema RP (formación de un molde mediante conformado en lámina), el molde resultante presenta una superficie menos rugosa y de esta manera puede producirse una pieza moldeada con menos defectos debido a gases. Por lo tanto, la arena recubierta con resina de la presente invención resulta adecuada para la utilización en un sistema RP.
Formas de realización preferidas
La arena recubierta con resina de la presente forma de realización se produce mediante recubrimiento de la superficie de un agregado granular refractario con una resina termorrígida y una resina termoplástica. La arena recubierta con resina de la presente forma de realización comprende un agregado granular refractario y una capa de recubrimiento para recubrir la superficie del agregado granular con una resina termorrígida y una resina termoplástica.
El agregado granular refractario utilizado en la presente forma de realización presenta propiedades refractarias que sobreviven al moldeo, y un tamaño de partícula adecuado para un molde. Entre los ejemplos del mismo se incluyen, aunque sin limitarse a ellos, arena especial, tal como arena olivina, arena de circón, arena de cromita y arena de alúmina; y partículas de escoria, tales como escoria de ferrocromo, escoria de ferroníquel y escoria de convertidor, incluyendo arena de sílice. Estos agregados granulares refractarios pueden utilizarse solos o en combinación. Estos agregados granulares refractarios pueden ser arena nueva o arena recuperada. La arena recuperada puede ser aquélla obtenida mediante un procedimiento de fricción mecánica o de torrefacción.
Entre los ejemplos de la resina termorrígida utilizada en la presente forma de realización se incluye resina fenólica, resina melamina y resina de urea. Entre estas resinas termorrígidas resulta preferente una resina fenólica. Como la resina fenólica también puede utilizarse una resina novolak y una resina resol, y la resina novolak es la más preferente. Al utilizar la resina novolak como la resina termorrígida, se añade un agente de curado. Como el agente de curado puede utilizarse cualquier agente de curado conocido. Entre los ejemplos del agente de curado se incluyen hexametilenotetramina, glioxal y paraformaldehído.
La resina termorrígida utilizada en la presente forma de realización preferentemente es sólida a temperatura normal.
La cantidad de la resina termorrígida utilizada en la presente forma de realización se encuentra preferentemente comprendida entre 1,0 y 4,0 partes en masa, y más preferentemente entre 1,5 y 3,5 partes en pasa, con respecto a 100 partes en masa del agregado granular refractario.
Entre los ejemplos de la resina termoplástica utilizada en la presente forma de realización se incluyen polietileno, polipropileno, polietilenglicol, poliamida, polimetil metacrilato (PMMA) y poliestireno. Entre estas resinas termoplásticas, resultan preferentes polietileno, polipropileno, polietilenglicol y PMMA.
Dichas resinas termoplásticas preferentemente presentan un peso molecular medio en masa (respecto a los estándares de poliestireno) según medición por cromatografía de permeación en gel, en el intervalo comprendido entre 2.000 y 10.000.
Resulta preferente que por lo menos una parte de la resina termoplástica utilizada en la presente forma de realización pueda extraerse de la arena recubierta con resina mediante un tratamiento por calor a 200ºC durante 1 a 7 horas. Tal como se utiliza en la presente memoria, la expresión "puede desaparecer por lo menos parcialmente de la arena recubierta con resina mediante un tratamiento por calor a 200ºC durante 1 a 7 horas" significa que la cantidad de resina termoplástica en la arena recubierta con resina por lo menos se reduce, o la resina termoplástica por lo menos desaparece cuando la arena recubierta con resina que contiene la resina termoplástica se somete a un tratamiento por calor a 200ºC durante 1 a 7 horas, y esta desaparición puede ser causada por descomposición térmica, escurrimiento o volatilización. Se supone que esta desaparición es causada por un mecanismo por el que la resina termoplástica se descompone térmicamente produciendo un fragmento y seguidamente el fragmento resulta volatilizado.
Dicha desaparición puede confirmarse como una reducción en el peso de la arena recubierta con resina entre antes y después del tratamiento por calor, y una reducción o una desaparición de los grupos metileno originados en la resina termoplástica debido a los IR.
La cantidad de resina termoplástica preferentemente se encuentra comprendida entre 0,01 y 1,0 partes en masa, y más preferentemente entre 0,05 y 0,5 partes en masa, con respecto a 100 partes en masa del agregado granular refractario.
Al utilizar la resina termorrígida en combinación con la resina termoplástica como ligante de la arena recubierta con resina, se mejora la resistencia del producto conformado en lámina (previamente al horneo secundario) que se obtiene tras la irradiación con rayos energéticos activos.
La arena recubierta con resina de la presente forma de realización se obtiene recubriendo la superficie del agregado granular refractario con una mezcla de resina termorrígida y resina termoplástica, es decir, la capa de recubrimiento puede formarse a partir de la mezcla de resina termorrígida y resina termoplástica. Más preferentemente, la arena recubierta con resina se obtiene mediante recubrimiento de la superficie del agregado granular refractario con la resina termorrígida y después recubriendo la superficie externa de la capa de recubrimiento resultante con la resina termoplástica, es decir, cuando la arena recubierta con resina comprende una capa de resina termorrígida con la que se recubre la superficie del agregado granular, y una capa de resina termoplástica con la que se recubre la superficie externa de la capa de resina termorrígida, puede mejorarse la resistencia del producto conformado en lámina (previamente al horneo secundario) obtenido tras la irradiación con rayos energéticos activos.
La arena recubierta con resina de la presente forma de realización puede contener mejoradores de fluencia, polvos metálicos, óxidos metálicos y agentes de acoplamiento de tipo silano, además del agregado granular refractario, la resina termorrígida y la resina termoplástica.
Entre los ejemplos del mejorador de fluencia se incluyen el estearato de calcio. Entre los ejemplos de los polvos metálicos se incluyen polvos de metales tales como hierro, cobre, cinc, aluminio y níquel. Entre los ejemplos del óxido metálico se incluyen óxidos de metales tales como los metales indicados anteriormente, cobalto y titanio. Entre los ejemplos del agente de acoplamiento de tipo silano se incluyen aminosilano y epoxisilano.
La arena recubierta con resina de la presente forma de realización se produce mediante la adición de una resina termorrígida a un agregado granular refractario calentado previamente a una temperatura comprendida entre 140ºC y 150ºC, amasando la mezcla durante aproximadamente 15 a 90 segundos, y opcionalmente añadiendo un agente de curado (catalizador de curado), seguido de amasado, adición de una resina termoplástica y amasado adicional.
Debido a que la reacción de entrecruzamiento continúa cuando la mezcla se deja reposar bajo condiciones de temperatura elevada durante un tiempo prolongado tras la adición de la resina termorrígida, el enfriamiento se inicia en una etapa apropiada, al amasar la mezcla tras la adición de la resina termoplástica.
Dicho procedimiento de enfriamiento puede llevarse a cabo utilizando calor latente de vaporización del agua tras la adición de una cantidad apropiada de agua. En este caso, el agente de curado puede añadirse en un estado de solución acuosa, con el fin de llevar a cabo simultáneamente de esta manera una mezcla uniforme e iniciar el enfriamiento del agente de curado.
El procedimiento de enfriamiento preferentemente se lleva a cabo dentro de los 5 minutos posteriores a la adición de la resina termorrígida, de manera que no se produzca en exceso la reacción de curado de la resina termorrígida.
Al amasar la mezcla tras la adición de agua, la mezcla amasada es masiva mientras conserva el agua. Al vaporizar el agua, la masa se colapsa y después se convierte en arena seca. En el caso de la adición de mejorador de fluencia, tal como estearato de calcio, preferentemente éste se añade y se mezcla después de producirse el colapso de la masa.
A continuación se describe el procedimiento de moldeo RP con la arena recubierta con resina.
En primer lugar, de acuerdo con un modelo de molde fabricado mediante CAD, se utilizó un ordenador para registrar una forma en sección transversal del modelo cortado horizontalmente a intervalos predeterminados, por ejemplo una forma en sección transversal de un modelo cortado en rodajas de un grosor de 0,2 mm.
Mediante la utilización de un aparato de aplicación, la arena recubierta con resina se esparció sobre una plataforma con el grosor indicado anteriormente, y seguidamente la parte de resina (la resina termorrígida y la resina termoplástica) de la arena recubierta con resina se fundió irradiando únicamente la parte, donde se dispone una forma en sección transversal de la capa del fondo del modelo, utilizando un láser. Tras la irradiación con láser, la parte de resina fundida se enfrió y se solidificó, y de esta manera los agregados granulares refractarios se unieron a la resina formando la capa del fondo del modelo de molde. La arena recubierta con resina se esparció en orden con el grosor indicado anteriormente, y seguidamente se repitió la operación de irradiar únicamente la parte en la que se encontraba la forma en sección transversal del modelo de molde, utilizando un láser desde la capa del fondo hasta la capa superior del modelo.
En consecuencia, se hace posible obtener una arena recubierta con resina en la que únicamente la parte del modelo de molde registrada en el ordenador se funde y se solidifica. La parte, que no se irradia con láser, está compuesta de arena original recubierta con resina en forma de gránulos separados entre sí. Por lo tanto, al extraer la arena recubierta con resina que no se ha fundido, resulta posible obtener un producto conformado en lámina en el que la resina de la arena recubierta con resina se funde y se solidifica de acuerdo con la forma del modelo de molde. Las capas respectivas se unen firmemente entre sí fundiendo la resina cuando la capa superior se irradia con un láser, solidificando seguidamente la resina.
La resina termorrígida del producto fundido y solidificado (producto conformado en lámina) obtenido de esta manera se somete a la reacción de curado para formar un molde. La resina termorrígida se somete a la reacción de curado mediante horneo secundario calentando a una temperatura comprendida entre 170ºC y 250ºC durante varias horas. La temperatura y duración del calentamiento en el horneo secundario puede controlarse apropiadamente de acuerdo con el tamaño y forma del molde a obtener.
En el moldeo RP, de acuerdo con la presente forma de realización, puede utilizarse una arena recubierta con resina en la que la cantidad de la resina termorrígida (tal como resina fenólica) añadida, que es la misma que en el caso del procedimiento de moldeo en cáscara, es de entre 2 y 3 partes en masa con respecto a 100 partes en masa del agregado granular refractario. Al utilizar la arena recubierta con resina de la presente forma de realización, la arena recubierta con resina es de excelente adherencia, debido a la adición de la resina termoplástica, incluso si la cantidad de la resina fenólica es igual a la utilizada en el procedimiento de moldeo en cáscara. Por lo tanto, al transferir a un aparato de horneo secundario tras la irradiación con un láser, no se produce descamado de la parte de ángulos muertos. Por lo tanto, puede obtenerse un molde con una buena superficie y también la pieza moldeada que se obtiene utilizando el molde presenta una buena superficie. Se supone que el motivo de ello es el siguiente. En efecto, debido a que la resina termorrígida presenta un peso molecular bajo (por ejemplo el peso molecular medio en masa se encuentra comprendido entre aproximadamente 300 y 1.000), mientras que la resina termoplástica generalmente presenta un peso molecular elevado, puede alcanzarse una elevada adherencia mediante la adición de una cantidad reducida de la resina termoplástica incluso si la resina termorrígida no se somete a la reacción de curado.
En la arena recubierta con resina de la presente forma de realización, debido a que la cantidad de la resina termoplástica añadida es inferior a la de la resina termorrígida, se ejerce menor influencia sobre los defectos debidos a gases en la pieza moldeada.
Si la resina termoplástica puede desaparecer por lo menos parcialmente de la arena recubierta con resina mediante un tratamiento por calor a 200ºC durante 1 a 7 horas, la cantidad de la resina termoplástica se reduce, o la resina termoplástica desaparece durante el horneo secundario y de esta manera se reduce la cantidad de sustancia orgánica restante en el molde resultante.
En la arena recubierta con resina de la presente forma de realización, debido a que la cantidad de la resina termorrígida es casi la misma que en el caso de un procedimiento convencional de moldeo en cáscara, resulta posible que no se produzca un exceso de defectos debidos a gases.
Durante la utilización de la arena recubierta con resina de la presente forma de realización, el molde presenta una buena superficie y de esta manera la pieza moldeada resultante presenta una buena superficie. Se supone que el motivo es que se mejora la adherencia entre los agregados granulares refractarios durante el conformado en lámina mediante la adición de la resina termoplástica, evitándose de esta manera el descamado de la parte de ángulos muertos, y también resulta posible suprimir la cantidad de gas producida durante el vaciado casi en el mismo grado que en el caso de un procedimiento convencional de moldeo en cáscara.
Ejemplos
A continuación se describen en detalle las formas de realización por medio de Ejemplos experimentales y Ejemplos comparativos. En los siguientes Ejemplos experimentales y Ejemplos comparativos, las partes son en masa a menos que se especifique lo contrario.
Ejemplo experimental 1
A 8.000 partes de agregado granular refractario (arena Flattery, fabricada por MC KOHSAN Co., Ltd.) calentada previamente a 150ºC, se añadieron 160 partes de una resina fenólica de tipo novolak (nombre comercial: PSM-6407, fabricada por Gunei Chemical Industry Co., Ltd.) como resina termorrígida, y la mezcla se amasó mediante un molino Speed Muller fabricado por Enshu Tekko Co., Ltd., durante 60 segundos, seguido de la adición de una solución acuosa preparada disolviendo 32 partes de hexametilenotetramina como agente de curado en 120 partes de agua y amasando adicionalmente. Seguidamente, se añadieron 16 partes de un polietileno de baja densidad (fabricado por Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) como resina termoplástica y la mezcla se amasó. La mezcla amasada resultante es pesada mientras conserve el agua y, al evaporarla, la masa se convierte en arena seca. Tras convertir la mezcla amasada en arena, se añadieron 8 partes de estearato de calcio como mejorador de fluencia y como inhibidor de bloqueo, seguido del mezclado durante 10 segundos. De esta manera, se obtuvo una arena recubierta con resina (RCS1), en la que la superficie del agregado granular refractario se encontraba recubierta con la resina termorrígida y la superficie externa se encontraba recubierta con la resina termoplástica.
Ejemplo experimental 2
De la misma manera que en el Ejemplo experimental 1, excepto en que se utilizó la misma cantidad de poliestireno (nombre comercial: Styrene Polymer, fabricado por Wako Pure Chemical Industries, Ltd., grado de polimerización: aproximadamente 3.000) en lugar de polietileno como la resina termoplástica, se obtuvo una arena recubierta con resina (RCS2) en la que la superficie del agregado granular refractario se encontraba recubierta con la resina termorrígida y la superficie externa de la misma se encontraba recubierta con la resina termoplástica.
Ejemplo experimental 3
De la misma manera que en el Ejemplo experimental 1, excepto en que se utilizó la misma cantidad de polietilenglicol (fabricado por Wako Pure Chemical Industries, Ltd., peso molecular medio en masa: aproximadamente 7.500) en lugar de polietileno como la resina termoplástica, se obtuvo una arena recubierta con resina (RCS3) en la que la superficie del agregado granular refractario se encontraba recubierta con la resina termorrígida y la superficie externa de la misma se encontraba recubierta con la resina termoplástica.
Ejemplo experimental 4
De la misma manera que en el Ejemplo experimental 1, excepto en que se utilizó la misma cantidad de NAIGAI CERABEADS 60#1450 (nombre comercial, fabricado por Nagai Ceramics Co., Ltd.) como agregado mullita en lugar de la arena Flattery como el agregado granular refractario, se obtuvo una arena recubierta con resina (RCS4) en la que la superficie del agregado granular refractario se encontraba recubierta con la resina termorrígida y la superficie externa de la misma se encontraba recubierta con la resina termoplástica.
Ejemplo comparativo 1
De la misma manera que en el Ejemplo experimental 1, excepto en que no se añadió el polietileno (resina termoplástica), se obtuvo una arena recubierta con resina (RCS5) en la que la superficie del agregado granular refractario se encontraba recubierta con la resina termorrígida.
Ejemplo comparativo 2
De la misma manera que en el Ejemplo comparativo 1, excepto en que la cantidad de la resina fenólica de tipo novolak (nombre comercial: PSM-6407, fabricada por Gunei Chemical Industry Co., Ltd.) como la resina termorrígida se incrementó hasta 400 partes, se obtuvo una arena recubierta con resina (RCS6) en la que la superficie del agregado granular refractario se encontraba recubierta con la resina termorrígida.
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Condiciones de moldeo
Los moldes 1 a 6 para una culata de cilindros de motor de automoción se produjeron mediante conformado en lámina de la arena recubierta con resina (RCS1 a RCS6) obtenida según se ha descrito anteriormente bajo las condiciones de un grosor de una sola capa de 0,2 mm y potencia de láser de 50 W, seguido de horneo secundario a 200ºC durante 3 horas. Como procedimiento de moldeo en sistema RP, se utilizó EOSINT S700 (nombre comercial, fabricado por Electro Optical Systems Co., Ltd.).
Evaluación de la superficie del molde y de la superficie de la pieza moldeada
Utilizando los moldes 1 a 6 producidos bajo las condiciones de moldeo anteriormente indicadas, se produjeron las piezas de moldeo de aluminio (culata de cilindros de motor de automoción) nº 1 a nº 6 a una temperatura de metal fundido de 700ºC.
Cada superficie de los moldes resultantes nº 1 a nº 6 y de las piezas moldeadas nº 1 a nº 6 se inspeccionó visualmente y se evaluaron las superficies de los moldes y de las piezas moldeadas de acuerdo con los criterios siguientes. Los resultados se muestran en la Tabla 1.
Superficie de molde:
A:
buena
B:
se observa colapso (descamado)
\vskip1.000000\baselineskip
Superficie de la pieza moldeada:
A:
buena
B:
pobre (rugosa)
C:
muy pobre (muy rugosa)
Medición de la resistencia a la compresión
Bajo las mismas condiciones de moldeo excepto en que no se llevó a cabo el horneo secundario, se produjeron las piezas experimentales nº 1 a nº 6 del tamaño siguiente: diámetro de 50 mm x longitud de 50 mm, mediante conformado en lámina de la arena recubierta con resina (RCS1 a RCS6) y después se midió la resistencia a la compresión mediante el procedimiento experimental HM-1 de JACT (Japanese Association of Casting Technology). Los resultados se muestran en la Tabla 1.
Medición de la cantidad de gas desprendido del molde
Tras pesar 5 g de las piezas experimentales nº 1 a nº 6, se midió la cantidad de gas desprendido del molde mediante el procedimiento experimental M-5 de JACT "Procedure for Measurement of Amount of Gas evolved". Los resultados se muestran en la Tabla 1.
Descamado de la parte de ángulos muertos
Bajo las mismas condiciones de moldeo excepto en que no se llevó a cabo el horneo secundario, se produjeron los moldes en forma de T nº 1 a nº 6 que consistían en dos barras cuadradas con un tamaño de sección de 20 mm x 20 mm, longitud de 100 mm (moldes en forma de T obtenidos mediante la unión de una parte superior de una barra vertical compuesta de una barra cuadrada en el centro de una barra horizontal compuesta de la otra barra cuadrada), mediante conformado en lámina de la arena recubierta con resina (RCS1 a RCS6) e inmediatamente después del conformado en lámina, se observó visualmente si se había producido descamado de la parte de ángulos muertos o no (superficie inferior de la barra horizontal del molde en forma de T).
El descamado de la parte de ángulos muertos se evaluó de acuerdo a los criterios siguientes. Los resultados se muestran en la Tabla 1.
A:
ausencia de descamado
B:
descamado
C:
descamado severo
\newpage
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
\cr
\cr}
1 
\newpage
Como resulta evidente a partir de los resultados mostrados en la Tabla 1, en el Ejemplo comparativo 1 (RCS5 obtenido mediante la utilización de la misma cantidad que en el moldeo en cáscara convencional de una resina fenólica sin utilización de una resina termoplástica), el producto conformado (pieza experimental 5), tras el conformado en lámina, muestra una resistencia a la compresión reducida y se observa en el molde en forma de T nº 5 un descamado severo de la parte de ángulos muertos. El molde nº 5 obtenido mediante horneo secundario presenta una superficie rugosa y se observa descamado en la superficie, asimismo la pieza moldeada nº 6 obtenida de la misma manera presenta una superficie muy rugosa.
En el Ejemplo comparativo 2 (RCS6 obtenido mediante el incremento de la cantidad de resina fenólica sin utilización de resina termoplástica), la resistencia a la compresión del producto conformado (pieza experimental nº 6) tras el conformado en lámina mejora en comparación con el Ejemplo comparativo 1; sin embargo, no presenta una resistencia suficiente. En el molde en forma de T nº 6, se observa descamado de la parte de ángulos muertos, aunque el grado de descamado es superior al del Ejemplo comparativo 1. El molde resultante nº 6 presenta una superficie rugosa y se observa descamado en la superficie, y también la pieza moldeada nº 6 obtenida de la misma manera presenta una superficie rugosa. Además, la cantidad de gas desprendido del molde en la pieza experimental nº 6 es mucho mayor que en la otra arena recubierta con resina (RCS1 a 5, piezas experimentales nº 1 a nº 5) y de esta manera se prevé que se producirán defectos de moldeo.
Por otra parte, en los Ejemplos experimentales 1 a 4, en los que se utiliza la arena recubierta con resina (RCS1 a 4) de la presente forma de realización, los productos conformados (piezas experimentales nº 1 a nº 4) tras el conformado en lámina presentan una elevada resistencia a la compresión y no se produce descamado de la parte de ángulos muertos en los moldes en forma de T nº 1 a nº 4, y de esta manera los moldes nº 1 a nº 4 presentan buenas superficies y las piezas moldeadas nº 1 a nº 4 obtenidas mediante la utilización de los moldes nº 1 a nº 4 también presentan buenas superficies. La cantidad de gas desprendido del molde en las piezas experimentales nº 1 a nº 4 es casi la misma que en la arena recubierta con resina en un moldeo en cáscara convencional, y de esta manera resulta improbable que se produzcan defectos debidos a gases.

Claims (12)

1. Utilización de una arena recubierta con resina, que comprende:
\bullet
un agregado granular refractario, y
\bullet
una capa de recubrimiento que se forma sobre la superficie del agregado granular mediante recubrimiento con una resina termorrígida y una resina termoplástica, para la producción de un molde en un sistema de prototipado rápido mediante conformado en lámina.
2. Utilización de una arena recubierta con resina según la reivindicación 1, en la que la arena recubierta con resina se forma mediante recubrimiento de la superficie del agregado granular con la resina termorrígida y recubrimiento adicional con la resina termoplástica.
3. Utilización de una arena recubierta con resina según la reivindicación 2, en la que la capa de recubrimiento comprende:
\bullet
una capa de resina termorrígida que contiene la resina termorrígida, con la que se recubre la superficie del agregado granular, y
\bullet
una capa de resina termoplástica que contiene la resina termoplástica, con la que se recubre la superficie de la capa de resina termorrígida.
4. Utilización de una arena recubierta con resina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la resina termoplástica es por lo menos una seleccionada de entre polietileno, polipropileno, polietilenglicol, poliamida, polimetil metacrilato y poliestireno.
5. Utilización de una arena recubierta con resina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la cantidad de resina termoplástica añadida se encuentra comprendida entre 0,01 y 1,0 partes en masa con respecto a 100 partes en masa del agregado granular.
6. Utilización de una arena recubierta con resina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que una temperatura refractaria del agregado granular no es inferior a 1.000ºC.
7. Utilización de una arena recubierta con resina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el tamaño de partícula del agregado granular es no inferior a 10 \mum y no superior a 300 \mum.
8. Utilización de una arena recubierta con resina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la resina termorrígida es por lo menos una de entre resina fenólica, resina melamina y resina de urea.
9. Utilización de una arena recubierta con resina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que un punto de reblandecimiento de la resina termorrígida es no inferior a 70ºC y no superior a 130ºC.
10. Utilización de una arena recubierta con resina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la cantidad de resina termorrígida añadida se encuentra comprendida entre 1,0 y 4,0 partes en masa con respecto a 100 partes en masa del agregado granular.
11. Procedimiento para formar un molde en un sistema de prototipado rápido mediante conformado en lámina, que comprende las etapas siguientes:
\bullet
esparcir sobre una plataforma arena recubierta con resina, que comprende:
\bullet
un agregado granular refractario, y
\bullet
una capa de recubrimiento que se forma sobre la superficie del agregado granular mediante recubrimiento con una resina termorrígida y una resina termoplástica,
\bullet
irradiar por lo menos una parte de la arena recubierta con resina con un láser,
\bullet
calentar a una temperatura comprendida entre 170ºC y 250ºC, preferentemente a 200ºC, durante varias horas, preferentemente durante 1 a 7 horas.
12. Procedimiento para formar un molde en un sistema de prototipado rápido mediante conformado en lámina según la reivindicación 11, en el que la arena recubierta con resina es tal como se define en las reivindicaciones 2 a 10.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102019346B (zh) * 2010-12-30 2012-11-07 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种扩压器快速成型蜡件的制备方法
JP5033252B1 (ja) * 2011-04-14 2012-09-26 日機装株式会社 キャンドモータポンプ及びそのステータ室内に充填材を充填する方法
DE102011102649C5 (de) * 2011-05-27 2018-10-31 Refratechnik Holding Gmbh Feuerfestes Regeneratwerkstoff-Granulat, Verfahren zu seiner Herstellung sowie dessen Verwendung
CN104023872B (zh) * 2011-11-08 2015-12-02 日油株式会社 用于树脂裹贴砂的流动性改进剂
US8795766B1 (en) 2012-02-23 2014-08-05 Fabian Ros Sand temperature and flow control system for a sand coating process
US9901977B2 (en) 2012-12-14 2018-02-27 The Board Of Trustees Of Western Michigan University Patternless sand mold and core formation for rapid casting
CN104496507B (zh) * 2014-12-01 2017-01-04 西安交通大学 一种面向燃气轮机热端部件的复杂结构陶瓷零件制造方法
CN105195667A (zh) * 2015-09-21 2015-12-30 济南大学 一种3d打印快速成型覆膜砂制备方法
CN106391993B (zh) * 2016-09-07 2018-08-10 济南大学 一种用于3dp打印快速成型覆膜砂制备方法
CN106964749B (zh) * 2017-03-06 2018-07-31 济南大学 一种以糖为胶粘剂热法制备激光烧结3d打印覆膜砂
EP3375820A1 (en) * 2017-03-13 2018-09-19 TIGER Coatings GmbH & Co. KG Use of a thermosetting polymeric powder composition

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB753164A (en) 1954-03-30 1956-07-18 Donald Beauvois Alexander Improvements in or relating to coated particles of sand and method of coating same
US4051301A (en) * 1975-10-16 1977-09-27 Cpc International Inc. Furan-phenolic resin coated sand for collapsible foundry molds
JPS54137046A (en) * 1978-04-18 1979-10-24 Sumitomo Durez Co Resol type phenol resin binder for use as dry hot coating
JPS5594750A (en) 1979-01-09 1980-07-18 Sintokogio Ltd Resin coating sand for shell core molding
JPS5881539A (ja) * 1981-11-10 1983-05-16 Sumitomo Deyurezu Kk レジンコ−テツドサンドとその製造方法
JPS5890346A (ja) 1981-11-24 1983-05-30 Daicel Chem Ind Ltd 鋳物用被覆砂
JPS58119433A (ja) * 1982-01-07 1983-07-15 Sumitomo Deyurezu Kk シエルモ−ルド用レジンコ−テツドサンド
US4888240A (en) * 1984-07-02 1989-12-19 Graham John W High strength particulates
US4713294A (en) * 1986-05-23 1987-12-15 Acme Resin Corporation Foundry shell core and mold composition
US4694905A (en) * 1986-05-23 1987-09-22 Acme Resin Corporation Precured coated particulate material
JPH02147146A (ja) 1988-04-25 1990-06-06 Osamu Madono シェル砂コート消失模型鋳造法
JPH04200838A (ja) 1990-11-29 1992-07-21 Sumitomo Chem Co Ltd 鋳物砂、中子及びそれを用いる繊維強化樹脂製成形体の製造方法
US5422183A (en) * 1993-06-01 1995-06-06 Santrol, Inc. Composite and reinforced coatings on proppants and particles
JPH0810896A (ja) * 1994-06-22 1996-01-16 Nippon Steel Chem Co Ltd 樹脂被覆砂
JPH0890151A (ja) 1994-09-28 1996-04-09 Sumitomo Durez Co Ltd シェルモールド用レジンコーテッドサンド組成物
DE4439124C2 (de) 1994-11-02 1997-04-24 Eos Electro Optical Syst Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes
US6528157B1 (en) * 1995-11-01 2003-03-04 Borden Chemical, Inc. Proppants with fiber reinforced resin coatings
US5996682A (en) 1998-03-09 1999-12-07 General Motors Corporation Method of making a mold for metal casting
JP3518726B2 (ja) * 1998-07-13 2004-04-12 トヨタ自動車株式会社 積層造形方法及び積層造形用レジン被覆砂
JP2001347339A (ja) 2000-06-08 2001-12-18 Gun Ei Chem Ind Co Ltd 鋳型用粘結剤組成物および鋳型用材料

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