揭秘3D打印技术之铸造砂型3D打印(2)

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揭秘3D打印技术之铸造砂型3D打印(2)

时间：2016-08-22 18:27 来源：南极熊作者：中国3D打印网阅读：次

砂型3d打印机成型工艺

1.PCM

PCM 工艺称为无模铸型制造,它是将快速制造理论引进到树脂砂造型工艺中,采用轮廓扫描喷射固化工艺,实现了无模型铸型的快速制造。该工艺由清华大学研制成功,并推出商品化机型。

首先从零件 CAD 模型得到铸型 CAD 模型, 分别喷射树脂和固化剂的两个喷头在每一层铺好压实的型砂上分别精确地喷射粘接剂和催化剂。粘结剂与催化剂发生胶联反应, 粘接剂和催化剂共同作用的地方型砂被固化在一起,其他地方型砂仍为颗粒态干砂。

固化完一层后再粘接下一层,所有的层粘接完之后就可以得到一个三维实体,原砂在粘接剂没有喷射的地方仍是干砂,比较容易清除。清理出中间未固化的干砂就可以得到一个有一定壁厚的铸型,在砂型的内表面涂敷或浸渍涂料之后就可用于浇铸金属。

无模砂型制造工艺示意图

该工艺采用传统树脂砂工艺中的水洗砂、树脂和固化剂, 原材料的准备过程与传统工艺相同,与以上工艺相比无需单独制备原材料,且成本低廉, 铸型强度高,无需特殊的

后处理, 尤其适合制造大中型铸件。

选择性激光烧结工艺示意

2.SLS

SLS 工艺称为选择性激光烧结, SLS 工艺是利用粉末状材料成形的。将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面, 并刮平; 用高强度的 CO2 激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面; 材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起,得到零件的截面,并与下面已成形的部分粘接; 在非烧结区的粉末仍呈松散状,作为工件和下一层粉末的支撑。当一层截面烧结完后, 铺上新的一层材料粉末,选择地烧结下层截面, 如此循环,最终形成三维实体,

粉末材料可以是金属、陶瓷、石蜡、聚碳酸酯等聚合物粉末, 也可以是铸造用覆膜砂, 用包覆粘接剂的陶瓷粉末或覆膜砂作为成形材料,按照铸型CAD 模型(包括浇注系统等工艺信息) 的轮廓信息精确控制激光束在造型材料粉末层进行扫描, 使包覆在陶瓷粉末或覆膜砂表面的粘结剂熔化粘结, 逐步堆积可得到铸型的型壳, 清理出型腔内未烧结的松散粉末, 就可用于浇注金属零件。铸型和砂芯可分别制造再装配成完整铸型,也可一体化制造, 减少下芯装配带来的误差。SLS 工艺用于制造铸型型壳, 若选用粒度较细的陶瓷粉和覆膜砂,选择较小的分层厚度,可以得到表面质量较好的铸型。但受成形设备成形空间和成形速度的限制,只适合于制造中小件。

3.3DP

3DP 工艺称为三维印刷,它采用逐点喷洒粘接剂来粘接粉末材料的方法制造原型。3DP 工艺与 SLS 工艺类似, 采用粉末材料成形, 如陶瓷粉末,金属粉末。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的,而是通过多通道喷头用粘接剂( 如硅胶) 将零件的截面“ 印刷” 在材料粉末上面,粘结时只进行一次扫描,由于用粘接剂粘接的强度较低, 还必须将其置于加热炉中,作进一步的固化或烧结,以提高粘结强度。

直接壳型铸造工艺示意图

美国 Solig en 公司根据 3DP 原理开发的直接壳型铸造工艺( DSPC )如图 3 所示。该技术使用陶瓷粉末为造型材料,粘接材料选用硅溶胶。由于陶瓷粉末颗粒尺寸在 75 m～150 m 之间, 所以 DSPC 工艺造型的表面质量较高,但这种硅酸盐水溶液分层粘接起来的陶瓷铸型强度较低,必须经过焙烧之后才能用于浇注金属, 如果是大型铸件的铸型就需要价格高昂、体积庞大的加热设备,所以 DSPC 工艺不适合大中型铸件的生产。

(责任编辑：admin)

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