揭秘3D打印技術(shù)之鑄造砂型3D打印(3)
時(shí)間：2016-08-22 18:27 來(lái)源：南極熊 作者：中國(guó)3D打印網(wǎng) 閱讀：次
4.GS
GS( Gener is sand) 工藝德國(guó) Generis 公司也從事砂型的快速成形研究, 其工藝路線是將砂粒鋪平之后, 先用多通道噴頭向砂床均勻噴灑樹脂,然后由一個(gè)噴頭依據(jù)輪廓路徑噴射催化劑,催化劑遇樹脂后發(fā)生膠聯(lián)反應(yīng), 使鑄型層層固化堆積成形。
GS 砂成形工藝示意圖
該工藝砂箱尺寸可達(dá) 1500 mm×750 mm×750 mm,分層厚度可達(dá) 0. 3 m m,可用于制造大中型鑄型, 但其缺點(diǎn)是十分明顯的, 由于樹脂噴灑在整個(gè)砂床表面,鑄型制作完
畢后是在含有樹脂的砂包圍之中, 這樣給后續(xù)取砂型時(shí)清砂帶來(lái)困難, 需特殊處理工序,同時(shí)也影響了砂型的精度和表面質(zhì)量。
不同工藝3d打印直接鑄型制造方法特點(diǎn):
1. SLS 和 3DP 工藝, 由于采用粒度很細(xì)的陶瓷粉末等材料, 其激光束或多通道噴頭使成形單元較小, 所以與采用原砂的 PCM 工藝相比, 具有較高的鑄型表面質(zhì)量。但受
成形設(shè)備成形空間和成形速度的限制, 只適合于制造中小件。SLS 與 3DP相比, 因沒有后處理工序, 并且可利用現(xiàn)有的覆膜砂造型, 故在鑄造上的應(yīng)用更具優(yōu)勢(shì)。
2. PCM 工藝和 GS 工藝采用的掃描運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和噴射技術(shù)使其具有較大的成形空間, 其掃描系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度高,制造鑄型的尺寸誤差可以控制在許可范圍以內(nèi), 而且這一
誤差不會(huì)隨鑄型尺寸增大而顯著增大。成形設(shè)備的運(yùn)動(dòng)精度一般遠(yuǎn)小于這一誤差, 所以可制造大、 中型鑄型。 PCM 工藝因原砂、 樹脂等原材料的準(zhǔn)備過程與傳統(tǒng)工藝相同, 且無(wú)GS 工藝煩雜的后處理工序和專用設(shè)備, 鑄型的精度和表面質(zhì)量更易保證, 優(yōu)勢(shì)明顯,但表面質(zhì)量仍有待進(jìn)一步提高。總之, 與傳統(tǒng)造型方法相比,直接鑄型制造工藝有著無(wú)可比擬的優(yōu)越性。 任何一種工藝都有一定的適用范圍, 這是工程問題的特點(diǎn), 直接鑄型制造工藝并不例外,它也不能取代傳統(tǒng)造型工藝。傳統(tǒng)造型方法在大批量生產(chǎn)中具有很大的優(yōu)越性。 由于模樣可以重復(fù)利用,傳統(tǒng)方法生產(chǎn)鑄件的成本和周期與生產(chǎn)批量有反比關(guān)系, 而直接鑄型制造工藝的
利用3D打印直接成型砂型（芯）
覆膜砂具有加熱固化的特點(diǎn)，其固化溫度一般為200～280℃。當(dāng)激光掃描覆膜砂時(shí)，表面的覆膜砂吸收的光能轉(zhuǎn)化成熱能并向深層的覆膜砂傳播，使固化溫度范圍內(nèi)的砂粒發(fā)生固結(jié)。激光功率、掃描速度等工藝參數(shù)對(duì)最終的砂型強(qiáng)度有重要影響。通過熱相儀測(cè)溫、Ansys有限元軟件數(shù)值模擬及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的辦法，得到了不同功率條件下覆膜砂的熱固結(jié)寬度及深度曲線，給出了覆膜砂SLS法成型的合理工藝參數(shù)，并指出功率過大，會(huì)因覆膜砂的樹脂膜發(fā)生過燒和炭化而使其失去粘結(jié)作用。
利用覆膜砂過熱炭化失效的特點(diǎn)，可以產(chǎn)生一種基于激光束輪廓線掃描直接獲得覆膜砂鑄型的方法。首先利用CAD軟件，在計(jì)算機(jī)中建立要加工零件的三維立體模型，并用分層切片軟件對(duì)其進(jìn)行處理，得到不同高度上每一截面層的平面幾何信息。CAD/CAM系統(tǒng)根據(jù)截面信息生成x-y激光束在各層粉末上的數(shù)控運(yùn)動(dòng)指令。在計(jì)算機(jī)的控制下，按照截面輪廓的信息，在粉末上掃描出截面形狀，激光的功率要足夠大，使得輪廓邊界處的粉末完全炭化而失去固化作用，逐層掃描直至堆積出零件的三維曲面結(jié)構(gòu)的分型面。按照覆膜砂固化工藝條件的要求對(duì)砂箱內(nèi)型砂進(jìn)行加熱固化，使固化后的覆膜砂沿著分型面分型，就可得到目標(biāo)鑄型。其有主要特點(diǎn)是：成型速度快，效率高：成型件的機(jī)械性能及表面質(zhì)量高：成型材料選擇范圍廣。
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