一种3D打印成形方法与流程

一种3d打印成形方法
技术领域
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本发明属于增材制造领域，具体涉及一种3d打印成形方法。


背景技术：

[0002]
近年来，增材制造技术的研究发展迅速，砂型3d打印技术作为增材制造技术中的一种，发展速度明显提升、发展势头日益趋好。
[0003]
砂型3d打印技术是一种基于微滴喷射原理的快速成形技术，采用分层制造思想进行砂型的增材制造，特别适合产品研发以及单件、小批量产品的生产。砂型3d打印设备工作前，首先建立铸型的三维模型，计算机对打印砂型的三维几何模型进行分层切片处理，对三维模型的stl文件选择厚度分层，然后根据每层砂型的二维轮廓数据生成每一层的打印图案，得到截面信息；砂型3d打印设备工作时，将预混了固化剂的砂粒存放在铺砂槽中进行铺砂，打印喷头按照截面信息喷射树脂粘结剂，树脂粘结剂与固化剂发生胶联反应，层层固化，堆积成形；砂型制备完成后，将砂型清理出来，除去表面浮砂即可。最后，在铸型的表面涂敷或浸渍涂料之后就可用于浇注金属。与传统的铸造技术相比，砂型3d打印技术无需制造模型，减少材料浪费，柔性化制造能力强，降低研发成本，发展优势明显。但是也存在不足之处，如砂型3d打印技术在成形过程中只能实现单层铺砂打印，成形速度慢，降低效率。


技术实现要素：

[0004]
针对目前在大型复杂砂型制造过程中，砂型3d打印技术存在成形效率低问题，本发明提出了一种3d打印成形方法。一种3d打印成形方法，是依托一种3d打印设备完成的，其中多层铺砂打印一体化系统采用全幅面组合式打印，包括喷头、铺砂槽、红外加热管、铺粉辊四个模块。铺砂打印装置工作前，首先在打印平台预先铺设预混了固化剂的型砂颗粒如图2(c)所示,底砂层厚为h，单层铺砂层厚为 h，h≥h。
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为实现上述目的，本发明一种3d打印成形方法是按以下步骤进行：
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步骤1：建立所需打印砂型的三维模型。
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步骤2：计算机对打印砂型的三维几何模型进行分层切片处理，根据每层砂型的二维轮廓数据生成每一层打印砂型的图案；
[0008]
步骤3：计算机根据一次铺砂打印行程设计制造的砂型层数n，对打印图案进行编号、镜像变换、像素补充操作，并将修改后的打印图案保存；
[0009]
步骤4：将一定质量的原砂颗粒经过型砂预处理工艺与一定量的固化剂进行均匀搅拌，得到混合了固化剂的型砂颗粒；
[0010]
步骤5：将混合了固化剂的型砂颗粒通过供料工艺均匀装入多层铺砂打印一体化装置的多个铺砂装置中；
[0011]
步骤6：计算机控制多层铺砂打印一体化系统运动在成形平台上铺设多层底砂；
[0012]
步骤7：计算机控制多层铺砂打印一体化系统根据一次铺砂打印行程设计制造的砂型层数n，沿高度方向上升n层砂型厚度的距离；
[0013]
步骤8：计算机控制多层铺砂打印一体化系统从成形平台一侧运动到另一侧，多层铺砂打印一体化系统一边铺砂一边打印，实现n层砂型的铺砂打印成形；
[0014]
步骤9：清理废砂，取出砂型。
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采用上述的技术方案，结合砂型3d打印技术柔性化制造能力强等的优势，开发出一种针对复杂铸件短流程、高精度、绿色化的高效率砂型3d打印成形技术，特别适合单件、小批量、大型复杂件的快速开发制造极具“快速成形”技术优势。
附图说明
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图1是多层铺砂打印一体化砂型制造流程图；
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图2是两层砂型正向铺砂打印成形示意图。
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图中:a—打印区域；b—铺砂区域；h—底砂层厚；h—铺砂层厚。
具体实施方式
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本发明提出的一种3d打印成形方法，其中两层砂型的成形方式如下：
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步骤1：建立所需打印砂型的三维模型。将三维几何模型进行分层切片处理，根据每层砂型的二维轮廓数据生成每一层打印砂型的图案；对打印图案进行编号、镜像变换、像素补充操作，并将修改后的打印图案保存；
[0021]
步骤2：将一定质量的原砂颗粒与一定量的固化剂进行预混；将混合了固化剂的型砂颗粒装入多层铺砂打印一体化装置的多个铺砂装置中；
[0022]
步骤3：计算机控制多层铺砂打印一体化系统运动在成形平台上铺设多层底砂，层厚为h如图2(c)所示，其中h≥h,h为每层铺砂的厚度。
[0023]
步骤4：计算机控制多层铺砂打印一体化系统向上升2h的高度；
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步骤5：当多层铺砂打印一体化系统从左向右行驶时，首先在底砂上进行当前层打印如图2(c)所示。阴影部分a为打印区。打印喷头后侧的红外加热装置对当前打印层进行加热固化。其中，定义从左向右为x正方向；
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步骤6:经过一段时间δt后，铺砂装置在打印好的区域落砂，铺粉棍进行当前层砂粒铺平，铺砂区b如图2(b)所示，3≤δt≤8s；
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步骤7:在铺砂层b上继续第二次打印，打印喷头后侧的红外加热装置对当前打印层进行加热固化如图2(b)打印区a所示；
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步骤8:经过一段时间δt后，铺砂装置在打印好的区域落砂，铺粉棍进行当前层砂粒铺平，铺砂区b如图2(a)所示，3≤δt≤8s。此时，从左向右行程中完成两次打印两次铺砂工序，如图2(d)所示；
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步骤9:多层铺砂打印一体化系统从左向右行程结束，两次铺砂打印工序全部完成，如图2(e)所示；
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步骤10:计算机控制多层铺砂打印一体化系统根据一次铺砂打印行程设计制造的砂型层数2，每层厚度为h，沿高度方向升降2h层砂型厚度的距离；
[0030]
步骤11:计算机控制多层铺砂打印一体化系统从成形平台右侧运动到左侧，继续打印、铺砂、打印、铺砂工序；
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步骤12:重复步骤9和步骤10,层层铺砂打印，完成砂型制造；
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步骤13:清理废砂，取出砂型。