[发明专利]基于3D打印的铸造用模具及该模具的制备方法

说明书

本发明一种基于3D打印的铸造用模具，包括由3D打印得到的部件Ⅰ和部件Ⅱ，部件Ⅰ和部件Ⅱ的空腔由外向内依次填充有树脂纤维层、纤维层和发泡层；其制备方法包括（一）建模，将模型切分为通过燕尾槽连接的若干个部件；（二）用3D打印机打印得到若干个中空结构的部件；（三）在每个部件的平面处加工灌注开口；（四）向部件的空腔填充缓干树脂与强化纤维的混合物；（五）向部件的空腔加入玻璃纤维；（六）向部件的空腔注入发泡材料；（七）将若干个部件通过燕尾槽连接；（八）用A/B胶对燕尾槽缝隙进行填补，后涂覆环氧树脂，再进行打磨抛光。本发明具有精度高、制备周期短、重量轻、模具强度高、生产成本低等优点。

技术领域

本发明属于模具技术领域，涉及一种铸造用模具，特别涉及一种基于3D打印的铸造用模具及该模具的制备方法。

背景技术

铸造模具是指为了获得零件的结构形状，预先用其他容易成型的材料做成零件的结构形状，然后再在砂型中放入模具，于是砂型中就形成了一个和零件结构尺寸一样的空腔，再在该空腔中浇注流动性液体，该液体冷却凝固之后就能形成和模具形状结构完全一样的零件。铸造模具常采用金属模型或木模型，它们的特点如下：

1. 金属模型通常采用机械自动化加工，加工精度高、加工周期短，但存在模型重量大、搬运困难以及制作成本高等缺点；

2. 木模型的制作通常都是靠人工手工制作，通过剪纸样，量尺寸，做一步，测一步，效率非常低，只要某一步骤制作出现误差，就会导致整个木模型报废，需重头再来；若模型存在复杂的曲面，对木模师傅的技术和经验要求非常高，很难做到制作的木模型的曲面与模具要求的曲面完全一致，产品的质量得不到保证，故铸造用的木模型存在精度差、加工效率低、对工人要求高和周期长等缺点。

3D打印技术是快速成型技术的一种，原理是将计算机设计出的三维模型分解成若干平面切片，然后将3D打印材料按切片图形逐层叠加，最终叠积成完整的物体，目前3D打印技术广泛应用于各个领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于3D打印的铸造用模具及该模具的制备方法，该铸造用模具采用3D打印技术生产加工而成，并在3D打印而成的模具内部填充多层复合材料，制备方法简单，具有加工精度高、加工周期短、重量轻、模具强度高、生产成本低、产品质量容易保证等优点，有效的解决了现有技术存在的问题。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种基于3D打印的铸造用模具，包括由3D打印得到的部件Ⅰ和部件Ⅱ，所述部件Ⅰ和部件Ⅱ通过燕尾槽连接为一体；所述部件Ⅰ和部件Ⅱ均为空腔结构，且部件Ⅰ和部件Ⅱ的平面处设有灌注开口，所述部件Ⅰ和部件Ⅱ的空腔由外向内依次填充有树脂纤维层、纤维层和发泡层。

本发明的进一步技术方案是：所述部件Ⅰ和部件Ⅱ的3D打印材料为PLA或ABS材料，且打印材料热软化温度大于80℃；所述部件Ⅰ和部件Ⅱ的外表面还涂覆有环氧树脂或聚脲涂料。

本发明的进一步技术方案是：所述树脂纤维层为缓干树脂与强化纤维的混合物，其中缓干树脂为1~20重量份，强化纤维为1~5重量份；所述纤维层是玻璃纤维或碳纤维；所述发泡层是聚氨酯发泡胶。

本发明的进一步技术方案是：所述树脂纤维层的厚度为0.5~2mm；所述缓干树脂为环氧树脂或聚氨酯树脂添加缓干剂配制而成，其凝胶时间为5~10分钟，凝固硬化时间大于30分钟；所述强化纤维是玻璃纤维或碳纤维，纤维长度为2~10mm。

本发明的进一步技术方案是：所述聚氨酯发泡胶的发泡倍数为8~15倍。

本发明的另一技术方案是：一种基于3D打印的铸造用模具的制备方法，包括以下步骤：

（一）使用建模软件进行建模得到铸造模具的整体模型，将该整体模型切分为通过燕尾槽连接的若干个部件，并将若干个部件分别导出为STL格式文件；