[发明专利]一种随动加热的砂型3D打印成形方法

说明书

本发明属于快速成形领域，公开一种随动加热的砂型3D打印成形方法。该方法是在砂型3D打印过程中，对已打印完的当前砂层进行加热，加快砂型的固化速度。随动加热装置和打印喷头安装在一起，随着打印喷头的移动对打印的砂型进行加热。之后，工作台下降固定层厚，铺砂装置再进行移动铺砂。层层铺砂，层层打印/加热，最终完成砂型制作。采用本方法制造的砂型可有效避免由于砂层固化速度慢造成铺砂过程中对前一层砂型的破坏，提高了打印砂型的质量以及产品合格率，具有推广使用的价值。

技术领域

本发明属于快速成形领域，具体涉及一种随动加热的砂型3D打印成形方法。

背景技术

砂型3D打印技术是指采用打印头、喷嘴或其它打印技术沉积材料来制造砂型的技术，属于一种增材制造技术，是快速成形领域目前研究的重要方向。它是指将所需成形工件的复杂三维模型通过切片转化为简单的二维截面的组合。利用材料粉末逐层打印，逐层堆积，自下而上形成具有任意复杂结构的砂型。

目前，砂型3D打印设备大都是基于粉床的快速成型设备，成形过程中涉及到了型砂的存放、供给、铺设、回收，树脂粘结剂的按需喷射等工序，当喷射的树脂粘结剂遇到预混了固化剂的型砂后使沙砾粘结固化成所需砂型。铺砂过程是砂型3D打印技术中的一个关键工序，其稳定性和可靠性将直接影响成形件的质量。现有的3D打印设备的铺砂装置在铺砂过程中都对前一层打印砂型产生相互作用力，若前一层打印砂型固化速度慢，自身强度低，就会在该作用力下发生破坏。从而造成制造砂型缺陷，降低砂型的合格率。

发明内容

针对目前砂型3D打印设备缺少兼顾成形砂型质量和效率的层间加热方法，本发明提出了一种随动加热的砂型3D打印成形方法。

随动加热的砂型3D打印成形方法是首先在打印开始前将原砂颗粒于固化剂按一定比例进行均匀搅拌，并将搅拌好的型砂存放到铺砂装置中。打印开始后，铺砂装置在工作平台表面均匀铺设一层型砂，之后打印喷头在计算机的驱动下移动到工作台表面喷射树脂粘接剂，此时，随动加热装置跟随打印喷头对当前层打印砂型进行加热，完成当前层砂型的制作。之后层层铺砂，层层打印，完成整个砂型的打印成形。

为实现上述目的，本发明提出的随动加热的砂型3D打印成形方法按以下步骤进行：

步骤1：将原砂颗粒与一定量的固化剂进行均匀搅拌，并将搅拌均匀的型砂颗粒送入铺砂装置中；

步骤2：将工作台下移固定层厚，计算机控制铺砂装置在工作台上均匀铺设一层混合了固化剂的型砂颗粒，之后，铺砂装置移回初始位置；

步骤3：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，与此同时，计算机将与打印喷头固定连接的随动加热装置设定到合适温度，在打印喷头对砂层表面喷射完粘接剂时，随动加热装置对砂层表面进行瞬时随动加热；

步骤4：重复步骤2、步骤3，当铺砂装置中的储砂量不多时，铺砂装置回到初始位置进行装砂；

步骤5：重复步骤4，层层打印，直至最终逐层堆叠完成砂型打印；

步骤6：清理掉未粘结的型砂，取出砂型。

随动加热的砂型3D打印成形方法，砂型所用砂粉为石英砂、陶粒砂、锆英砂、铬铁矿砂或橄榄石砂等铸造用耐火型砂，常用粒度为70/140目。

随动加热的砂型3D打印成形方法，喷射所用的粘结剂为呋喃树脂粘接剂。

采用上述的技术方案，有以下优点：

1、砂型固化速度快、质量好；

2、砂型不易出现成形缺陷、合格率高。

附图说明

图1 为随动加热砂型3D打印成形方法流程图；