一种可重构铸造成型快速3d打印方法
【专利摘要】本发明公开了一种可重构铸造成型快速3D打印方法，基于可重构铸模，包括步骤：步骤1、基于Solidwork、Pro/E三维建模软件建立零部件的三维模型；步骤2、对所述三维模型进行解析，获得stl格式的标准格式模型；步骤3、解析stl格式的标准格式模型获得包络球运动轨迹的g代码；步骤4、以g代码作为驱动，对可重构铸模进行重构，使重构的铸模与三维零件模型匹配；步骤5、基于重新构造的可重构铸模，向铸模腔内浇灌加热后的液态半液态3D打印材料；步骤6、浇灌完成后，对铸模进行拆卸，获得成型成性的零件模型。本发明采用基于铸造及可重构铸模的方式实现零部件的成型成性，大大提高零件3D打印的速度和效率及适用范围。
【专利说明】一种可重构铸造成型快速3D打印方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及零件快速成型与三维制造领域，尤其涉及一种可重构铸造成型快速3D打印方法。
【背景技术】
[0002]增材制造具有几十年的历史，在传统金属件成型和制造方面研究的内容比较多。随着计算机技术的发展，增材制造的3D打印技术，近年来引起了人民越来越多的关注。特别是随着ABS、ULTEM、PPFS/PPSU、Polyjet光聚合材料在医疗、教学和玩具、塑性件成型等轻工业行业的成熟应用，3D打印受到国家的重视。
[0003]参考百度指数和知网指数，我们可以发现无论从学术、媒体和用户关注度来看，3D打印技术从2010年至今呈指数级的速度在增长。例如，利用3D打印技术，打印出的下颚骨、气管夹板已经在临床上边成功应用；3D打印机械蜘蛛、义肢手掌已经在工业上边应用等。可以说，3D打印技术是现代工业升级换代的一个重要方面，已经成为多个国家和省市的发展战略。
[0004]但三维制造有个重要的问题还需要进一步的研究和加于解决。那就是传统喷涂方式的3D打印技术的效率问题。目前三维制造设备，例如Stratasys、Cubex和Mbot等的打印效率很低。从这个意义上来说，三维制造技术在面向大众化的消费面前，还不够成熟。因此，提高目前3D打印技术的成型效率，具有重要的意义。基于铸模重构铸造成型快速3D打印技术，正是基于这样的出发点提出的。
[0005]
【发明内容】
[0006]本发Μ的目的在于提供一种铸模重构铸造成型快速3D打印方法，以提高3D打印的效率。
[0007]本发明采用如下技术方案来实现的:
一种可重构铸造成型快速3D打印方法，基于可重构铸模，包括步骤:
步骤1、基于Solidwork、Pro/E三维建模软件建立零部件的三维模型；
步骤2、对所述三维模型进行解析，获得stl格式的标准格式模型；
步骤3、解析stl格式的标准格式模型获得包络球运动轨迹的g代码；
步骤4、基于g代码为驱动，对可重构铸模进行重构，使的重构的铸模与三维零件模型匹配；
步骤5、基于重新构造的可重构铸模，向铸模腔内浇灌加热后的液态或半液态的3D打印材料；
步骤6、浇灌完成后，对铸模进行拆卸，从而获得成型成性的零件模型。
[0008]进一步地，所述可重构铸模包括五个维度方向的曲面成形模组，每个方向的曲面成型模组由N横乘N列的大长径比立方金属条排列而成，各个单独的金属条可以在长度方向受迫位移，其位移是由主动金属球作为包络球的运动包络路径确定，所述曲面成形模组共对应五个包络球,各包络球的运动轨迹受到g代码的驱动。
[0009]进一步地，步骤4中对可重构铸模进行重构具体为:g代码为驱动下，所述可重构铸模每个方向的成型模组由N横乘N列的金属条形成曲面阵列,五个维度方向的曲面整列形成铸模腔使的可重构铸模与三维零件模型匹配。
[0010]进一步地，所述的3D打印材料包括水玻璃、树脂、ABS塑料或其他可以用于浇灌的3D打印材料。
[0011]相比基于喷涂方式的3D打印技术，本发明的有益效果是:
1、采用基于铸造的方式实现零部件的成型成性，能大大提高零件3D打印的速度和效率，是解决目前3D打印效率问题。
[0012]2、通过采用可重构铸模，以零件三维实体模型为驱动，对铸模进行智能重构的方式，适应不同材料、结构零部件的三维快速成形，更好地适应零件成型成性的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为基于铸模重构铸造成型的3D打印技术路线图。
[0014]图2为可重构模组和铸模腔工作空间示意图。
[0015]图3为铸模腔二维图及包络球示意图。
[0016]图4为球形零件铸造方式打印成型过程示意图。
[0017]图5为纺锥形零件铸造方式打印成型过程示意图。
[0018]图6为台柱形零件铸造方式打印成型过程示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。
[0020]实施例一
如图1所示，一种可重构铸造成型快速3D打印方法，基于可重构铸模，包括步骤:
步骤11、基于Solidwork、Pro/E或UG三维建模软件建立零部件的三维模型；
步骤12、对所述三维模型进行解析，获得stl格式的标准格式模型；
步骤13、解析stl格式的标准格式模型获得包络球运动轨迹的g代码；
步骤14、基于g代码为驱动，由包络球对可重构铸模进行重构，使的重构的铸模与零部件的三维模型匹配；
步骤15、基于重新构造的可重构铸模，向铸模腔内浇灌加热后的液态或半液态的3D打印材料；
步骤16、浇灌完成后，对铸模进行拆卸，从而获得成型成性的零件模型。
[0021 ] 如图2所示，所述可重构铸模包括五个维度方向的曲面成形模组21，每个方向的曲面成型模组21由N横乘N列的大长径比立方金属条排列而成，各个单独的金属条可以在长度方向受迫位移，其位移是由主动金属球31作为包络球的运动包络路径确定的，所述曲面成形模组共对应五个包络球，各包络球的运动轨迹受到g代码的驱动(见图3)。
[0022] 实施例二 本实施例针对球形零件，详细说明本发明的3D打印过程。
[0023]如图4所示的球形零件铸造方式打印成型过程示意图，一种可重构铸造成型快速3D打印方法，基于可重构铸模，包括步骤:
步骤1、基于Solidwork、Pro/E或三维建模软件建立零部件的球形三维模型41 ；
步骤2、对所述球形三维模型41进行解析，获得stl格式的标准格式模型42 ；
步骤3、解析stl格式的标准格式模型42获得包络球运动轨迹的g代码；
步骤4、基于g代码为驱动，由包络球对可重构铸模进行重构，使的重构的铸模与零部件的三维模型匹配；
步骤5、基于重新构造的可重构铸模43，向铸模腔内浇灌加热后的液态或半液态的水玻璃、树脂、ABS塑料或其他可以用于浇灌的3D打印材料；
步骤6、浇灌工艺完成后，对铸模进行拆卸，从而获得成型成性的球体零件模型44。
[0024]本实施例中，所述可重构铸模包括五个维度方向的曲面成形模组，每个方向的曲面成型模组由N横乘N列的大长径比立方金属条排列而成，各个单独的金属条可以在长度方向受迫位移，其位移是由主动金属球31作为包络球的运动包络路径确定的，所述曲面成形模组共对应五个包络球，各包络球的运动轨迹受到g代码的驱动。
[0025]进一步地，步骤4中对可重构铸模进行重构具体为:g代码为驱动下，所述可重构铸模每个方向的成型模组由N横乘N列的金属条形成曲面阵列,五个维度方向的曲面整列形成铸模腔使的可重构铸模与球形三维模型41匹配。
[0026]实施例三
本实施例针对纺锥形零件，详细说明本发明的3D打印过程。
[0027]如图5所示的纺锥形零件铸造方式打印成型过程示意图，一种可重构铸造成型快速3D打印方法，基于可重构铸模，包括步骤:
步骤1、基于Solidwork、Pro/E三维建模软件建立零部件的纺锥形三维模型51 ；
步骤2、对所述纺锥形三维模型51进行解析，获得stl格式的标准格式模型52 ；
步骤3、解析stl格式的标准格式模型52获得包络球运动轨迹的g代码；
步骤4、基于g代码为驱动，由包络球对可重构铸模进行重构，使的重构的铸模与零部件的三维模型匹配；
步骤5、基于重新构造的可重构铸模53，向铸模腔内浇灌加热后的液态或半液态的水玻璃、树脂、ABS塑料或其他可以用于浇灌的3D打印材料；
步骤6、浇灌工艺完成后，对铸模进行拆卸，从而获得成型成性的纺锥形零件模型54。
[0028]本实施例中，所述可重构铸模包括五个维度方向的曲面成形模组，每个方向的曲面成型模组由N横乘N列的大长径比立方金属条排列而成，各个单独的金属条可以在长度方向受迫位移，其位移是由主动金属球31作为包络球的运动包络路径确定的，所述曲面成形模组共对应五个包络球，各包络球的运动轨迹受到g代码的驱动。
[0029]进一步地，步骤4中对可重构铸模进行重构具体为:g代码为驱动下，所述可重构铸模每个方向的成型模组由N横乘N列的金属条形成曲面阵列，五个维度方向的曲面整列形成铸模腔使的可重构铸模与纺锥形三维模型51匹配。
[0030]实施例四
本实施例针对台柱形零件，详细说明本发明的3D打印过程。[0031 ] 如图6所示的台柱形零件铸造方式打印成型过程示意图，一种可重构铸造成型快速3D打印方法，基于可重构铸模，包括步骤:
步骤1、基于Solidwork、Pro/E三维建模软件建立零部件的台柱形三维模型41 ；
步骤2、对所述台柱形三维模型61进行解析，获得stl格式的标准格式模型42 ；
步骤3、解析stl格式的标准格式模型62获得包络球运动轨迹的g代码；
步骤4、基于g代码为驱动，由包络球对可重构铸模进行重构，使的重构的铸模与零部件的三维模型匹配；
步骤5、基于重新构造的可重构铸模63，向铸模腔内浇灌加热后的液态或半液态的水玻璃、树脂、ABS塑料或其他可以用于浇灌的3D打印材料；
步骤6、浇灌工艺完成后，对铸模进行拆卸，从而获得成型成性的台柱形零件模型64。
[0032]本实施例中，所述可重构铸模包括五个维度方向的曲面成形模组，每个方向的曲面成型模组由N横乘N列的大长径比立方金属条排列而成，各个单独的金属条可以在长度方向受迫位移，其位移是由主动金属球31作为包络球的运动包络路径确定的，所述曲面成形模组共对应五个包络球，各包络球的运动轨迹受到g代码的驱动。
[0033]进一步地，步骤4中对可重构铸模进行重构具体为:g代码为驱动下，所述可重构铸模每个方向的成型模组由N横乘N列的金属条形成曲面阵列,五个维度方向的曲面整列形成铸模腔使的可重构铸模与台柱形三维模型61匹配。
[0034]本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种可重构铸造成型快速3D打印方法，基于可重构铸模，其特征在于，包括步骤: 步骤1、基于Solidwork、Pro/E三维建模软件建立零部件的三维模型； 步骤2、对所述三维模型进行解析，获得stl格式的标准格式模型； 步骤3、解析stl格式的标准格式模型获得包络球运动轨迹的g代码； 步骤4、基于g代码为驱动，对可重构铸模进行重构，使的重构的铸模与三维零件模型匹配； 步骤5、基于重新构造的可重构铸模，向铸模腔内浇灌加热后的液态或半液态的3D打印材料； 步骤6、浇灌完成后，对铸模进行拆卸，从而获得成型成性的零件模型。
2.根据权利要求1所述的可重构铸造成型快速3D打印方法，其特征在于:所述可重构铸模包括五个维度方向的曲面成形模组，每个方向的曲面成型模组由N横乘N列的大长径比立方金属条排列而成，各个单独的金属条可以在长度方向受迫位移，其位移是由主动金属球作为包络球的运动包络路径确定，所述曲面成形模组共对应五个包络球，各包络球的运动轨迹受到g代码的驱动。
3.根据权利要求2所述的可重构铸造成型快速3D打印方法，其特征在于:步骤4中对可重构铸模进行重构具体为:g代码为驱动下，所述可重构铸模每个方向的成型模组由N横乘N列的金属条形成曲面阵列，五个维度方向的曲面阵列形成铸模腔，使得可重构铸模与三维零件模型匹配。
4.根据权利要求1至3任一项所述的可重构铸造成型快速3D打印方法，其特征在于:所述的3D打印材料包括水玻璃、树脂、ABS塑料。
【文档编号】B29C67/00GK104002481SQ201410199927
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月13日 优先权日:2014年5月13日
【发明者】刘伟东, 刘屿, 陈安, 胡跃明, 吴忻生 申请人:华南理工大学