[发明专利]一种自适应砂型3D打印成形方法及装置

权利要求书

1.一种自适应砂型3D打印成形方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

步骤1：将原砂经过真空上料，一部分原砂进入含有混砂装置的料斗中，与固化剂进行搅拌，另一部分原砂进入不含有混砂装置的料斗中；

步骤2：分别将两个料斗中的型砂送入铺粉装置的两个相同的铺粉机构中，将工作台下移一段距离后控制铺粉装置铺设一层不含固化剂的原砂作为底砂，底砂铺设完后，铺粉装置移动回初始位置；

步骤3：将成形室调定到合适的负压或常压环境下；

步骤4：工作台下移一个层厚，铺粉装置将在计算机的控制下，根据当前层的砂型截面形状按需铺设两种不同的型砂；

步骤5：型砂铺设完后，铺粉装置移动回初始位置，计算机控制打印喷头根据砂型当前层截面信息按需喷射粘结剂，完成当前层砂型的打印；

步骤6：重复步骤4、步骤5，当铺粉装置中的储砂量不多时，铺粉装置回到初始位置进行装砂；

步骤7：重复步骤6，层层打印，直至最终逐层堆叠完成砂型打印；

步骤8：清理掉未粘结的型砂，取出砂型。

2.根据权利要求1所述的自适应砂型3D打印成形方法，其特征在于：混砂装置是由两个相同的混砂箱组成的。

3.根据权利要求1所述的自适应砂型3D打印成形方法，其特征在于：成形室的压力状态可以根据工作台上砂层的厚度进行调整，保证整个成形砂型具有一致的紧实度。

4.根据权利要求1所述的自适应砂型3D打印成形方法，其特征在于：铺粉装置是由两个结构相同的具有一定铺粉分辨率的铺粉机构组成的。

5.根据权利要求1所述的自适应砂型3D打印成形方法，其特征在于：完成铸型后，清理掉未喷射树脂粘结剂而凝固的剩余型砂。

6.根据权利要求1所述的自适应砂型3D打印成形方法，其特征在于：喷射的树脂粘结剂为低粘度有机或无机粘结剂。

7.根据权利要求1所述的自适应砂型3D打印成形方法，其特征在于：铸型所用砂粉为铸造用耐火型砂。

8.根据权利要求1所述的自适应砂型3D打印成形方法，其特征在于：铸型所用砂粉为石英砂、陶粒砂、铬铁矿砂、锆英石砂、石灰石砂、刚玉砂、镁砂、耐火熟料砂、橄榄石砂中的一种或多种。

9.一种自适应砂型3D打印成形装置，其特征在于，包括：

负压成形室，所述负压成形室是用来使得铺粉过程中型砂处于一个负压的环境中，负压环境使型砂的紧实度提高，有利于最终成形铸型的强度；

可升降的工作平台，所述可升降的工作平台设置于成形室内，用于承托型砂；

铺粉装置，所述铺粉装置位于所述负压成形室上方，是由两个相同的阵列铺粉机构组成的，根据模型当前层几何截面轮廓信息在需要成形的部分铺设预混了固化剂的型砂以及在不需要成形的部分铺设没有混合固化剂的型砂；

二维运动系统，所述二维运动系统位于所述负压成形室上方；

阵列喷头，所述阵列喷头位于所述二维运动系统上，用于按需喷树脂粘结剂，凝固砂型，可实现在水平平面内的移动；

供液系统，所述供液系统与阵列喷头连接，用于提供打印砂型所需树脂粘结剂；

混砂装置，所述混砂装置位于成形室上方，用于将固化剂和原砂搅拌均匀，提供打印所需型砂；

储砂罐，所述储砂罐位于成形室旁，用于储存打印所需原砂；

真空上料装置，所述真空上料装置位于成形室上方，与所述混砂装置相连，将原砂从所述储砂罐中送入所述混砂装置中；

控制系统，所述控制系统与所述铺粉装置，二维运动系统，阵列喷头，供液系统，混砂装置，真空上料装置相连接。

10.根据权利要求9所述的一种自适应砂型3D打印成形装置，其特征在于，所述铺粉装置包括：

砂砾储存箱，所述砂砾储存箱是铺粉装置的主体，用于少量储存铺设所需型砂；

螺旋送粉机构，所述螺旋送粉机构位于砂砾储存箱中，用于将打印型砂均匀填充满砂砾储存箱；

按需铺粉阀，所述按需铺粉阀位于砂砾储存箱下方，将在计算机的控制下，打开、关闭阀门按需铺砂；

平砂板，所述平砂板在按需铺粉阀下方，用于将铺粉机构中的型砂均匀铺在工作台上。

11.根据权利要求9所述的一种自适应砂型3D打印成形装置，其特征在于，所述二维运动系统包括：

滑动座，所述滑动座与所述阵列喷头固定连接；

X轴导轨和X轴电机，其中所述X轴电机与所述滑动座相连，控制所述滑动座沿着所述X轴导轨移动；

Y轴导轨和Y轴电机，其中所述Y轴电机与所述滑动座相连，控制所述滑动座沿着所述Y轴导轨移动。