3d打印铸造模具可以用于砂型铸造、 熔模铸造、 陶瓷型精密铸造、 石膏型精密铸造。直接3d打印砂型,省去了传统工艺的模型, 按照铸型 CAD 模型(包括浇注系统等工艺信息)的几何信息精确控制造型材料的堆积过程,直接制造铸型,是传统铸造过程的重大变革。


复杂的3d打印砂型模具


铸造在零件的复杂性和材料适应性方面具有无可比拟的优势，但其柔性较差，铸型的形成往往需要一个较长的周期，铸件的尺寸和结构的改变将会直接影响铸型的设计、制造、装配等工艺过程。将快速成型技术与铸造技术结合起来，采用快速成型技术直接或间接完成铸型的制造，将大大提高铸件的柔性，使铸造技术在制造柔性方面发生巨大的变化和明显提高。


直接铸型制造与传统造型工艺比较直接铸型制造工艺造型最有竞争力的优势在于是单件小批量、 型腔较复杂的大、 中型铸件的造型,其制造周期、 制造成本及加工效率都是传统方法无法相比的。 而对于形状简单、 大批量生产的小型铸件, 与传统造型法相比, 直接铸型制造工艺则显示不出太大优势。

快速铸型制造又可分为间接3d打印铸型制造和直接3d打印铸型制造，直接3d打印铸造运用RP技术直接完成可供浇注的铸型，如裹覆砂型、树脂砂型等，称为直接RP铸型制造。直接RP铸型制造又可根据RP使能技术细分为微滴喷射技术RP铸型制造和激光束RP铸型制造两大类。

砂型3d打印机成型工艺   

1.PCM

PCM工艺称为无模铸型制造,它是将 快速制造理论引进到树脂砂造型工艺中,采用轮廓扫描喷射固化工艺,实现了无模型铸型的快速制造。

首先从零件 CAD 模型得到铸型 CAD 模型, 分别喷射树脂和固化剂的两个喷头在每一层铺好压实的型砂上分别精确地喷射粘接剂和催化剂。粘结剂与催化剂发生胶联反应, 粘接剂和催化剂共同作用的地方型砂被固化在一起,其他地方型砂仍为颗粒态干砂。固化完一层后再粘接下一层,所有的层粘接完之后就可以得到一个三维实体,原砂在粘接剂没有喷射的地方仍是干砂,比较容易清除。清理出中间未固化的干砂就可以得到一个有一定壁厚的铸型,在砂型的内表面涂敷或浸渍涂料之后就可用于浇铸金属。

2.SLS

SLS 工 艺称为 选择性激光烧结,  SLS 工艺是利用粉末状材料成形的。将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面, 并刮平; 用高强度的 CO2 激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面; 材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起,得到零件的截面,并与下面已成形的部分粘接; 在非烧结区的粉末仍呈松散状,作为工件和下一层粉末的支撑。当一层截面烧结完后, 铺上新的一层材料粉末,选择地烧结下层截面, 如此循环,最终形成三维实体。粉末材料可以是金属、 陶瓷、 石蜡、 聚碳酸酯等聚合物粉末, 也可以是铸造用覆膜砂, 用包覆粘接剂的陶瓷粉末或覆膜砂作为成形材料。

3.3DP

3DP 工艺称为三维印刷,它采用逐点喷洒粘接剂来粘接粉末材料的方法制造原型。3DP 工艺与 SLS 工艺类似, 采用粉末材料成形, 如陶瓷粉末,金属粉末。 所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的,而是通过多通道喷头用粘接剂( 如硅胶) 将零件的截面“ 印刷” 在材料粉末上面,粘结时只进行一次扫描,由于用粘接剂粘接的强度较低, 还必须将其置于加热炉中,作进一步的固化或烧结,以提高粘结强度。   

美国 Solig en 公司根据 3DP 原理开发的直接壳型铸造工艺( DSPC )。该技术使用陶瓷粉末为造型材料,粘接材料选用硅溶胶。 由于陶瓷粉末颗粒尺寸在 75 m～150 m 之间, 所以 DSPC 工艺造型的表面质量较高,但这种硅酸盐水溶液分层粘接起来的陶瓷铸型强度较低,必须经过焙烧之后才能用于浇注金属。

4.GS     

GS( Gener is sand) 工艺德国 Generis 公司也从事砂型的快速成形研究, 其工艺路线是将砂粒铺平之后, 先用多通道喷头向砂床均匀喷洒树脂,然后由一个喷头依据轮廓路径喷射催化剂,催化剂遇树脂后发生胶联反应, 使铸型层层固化堆积成形。

来源：上海市增材制造协会

3d打印铸造模具可以用于砂型铸造、 熔模铸造、 陶瓷型精密铸造、 石膏型精密铸造。直接3d打印砂型,省去了传统工艺的模型, 按照铸型 CAD 模型(包括浇注系统等工艺信息)的几何信息精确控制造型材料的堆积过程,直接制造铸型,是传统铸造过程的重大变革。


复杂的3d打印砂型模具


铸造在零件的复杂性和材料适应性方面具有无可比拟的优势，但其柔性较差，铸型的形成往往需要一个较长的周期，铸件的尺寸和结构的改变将会直接影响铸型的设计、制造、装配等工艺过程。将快速成型技术与铸造技术结合起来，采用快速成型技术直接或间接完成铸型的制造，将大大提高铸件的柔性，使铸造技术在制造柔性方面发生巨大的变化和明显提高。


直接铸型制造与传统造型工艺比较直接铸型制造工艺造型最有竞争力的优势在于是单件小批量、 型腔较复杂的大、 中型铸件的造型,其制造周期、 制造成本及加工效率都是传统方法无法相比的。 而对于形状简单、 大批量生产的小型铸件, 与传统造型法相比, 直接铸型制造工艺则显示不出太大优势。

快速铸型制造又可分为间接3d打印铸型制造和直接3d打印铸型制造，直接3d打印铸造运用RP技术直接完成可供浇注的铸型，如裹覆砂型、树脂砂型等，称为直接RP铸型制造。直接RP铸型制造又可根据RP使能技术细分为微滴喷射技术RP铸型制造和激光束RP铸型制造两大类。

砂型3d打印机成型工艺   

1.PCM

PCM工艺称为无模铸型制造,它是将 快速制造理论引进到树脂砂造型工艺中,采用轮廓扫描喷射固化工艺,实现了无模型铸型的快速制造。

首先从零件 CAD 模型得到铸型 CAD 模型, 分别喷射树脂和固化剂的两个喷头在每一层铺好压实的型砂上分别精确地喷射粘接剂和催化剂。粘结剂与催化剂发生胶联反应, 粘接剂和催化剂共同作用的地方型砂被固化在一起,其他地方型砂仍为颗粒态干砂。固化完一层后再粘接下一层,所有的层粘接完之后就可以得到一个三维实体,原砂在粘接剂没有喷射的地方仍是干砂,比较容易清除。清理出中间未固化的干砂就可以得到一个有一定壁厚的铸型,在砂型的内表面涂敷或浸渍涂料之后就可用于浇铸金属。

2.SLS

SLS 工 艺称为 选择性激光烧结,  SLS 工艺是利用粉末状材料成形的。将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面, 并刮平; 用高强度的 CO2 激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面; 材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起,得到零件的截面,并与下面已成形的部分粘接; 在非烧结区的粉末仍呈松散状,作为工件和下一层粉末的支撑。当一层截面烧结完后, 铺上新的一层材料粉末,选择地烧结下层截面, 如此循环,最终形成三维实体。粉末材料可以是金属、 陶瓷、 石蜡、 聚碳酸酯等聚合物粉末, 也可以是铸造用覆膜砂, 用包覆粘接剂的陶瓷粉末或覆膜砂作为成形材料。

3.3DP

3DP 工艺称为三维印刷,它采用逐点喷洒粘接剂来粘接粉末材料的方法制造原型。3DP 工艺与 SLS 工艺类似, 采用粉末材料成形, 如陶瓷粉末,金属粉末。 所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的,而是通过多通道喷头用粘接剂( 如硅胶) 将零件的截面“ 印刷” 在材料粉末上面,粘结时只进行一次扫描,由于用粘接剂粘接的强度较低, 还必须将其置于加热炉中,作进一步的固化或烧结,以提高粘结强度。   

美国 Solig en 公司根据 3DP 原理开发的直接壳型铸造工艺( DSPC )。该技术使用陶瓷粉末为造型材料,粘接材料选用硅溶胶。 由于陶瓷粉末颗粒尺寸在 75 m～150 m 之间, 所以 DSPC 工艺造型的表面质量较高,但这种硅酸盐水溶液分层粘接起来的陶瓷铸型强度较低,必须经过焙烧之后才能用于浇注金属。

4.GS     

GS( Gener is sand) 工艺德国 Generis 公司也从事砂型的快速成形研究, 其工艺路线是将砂粒铺平之后, 先用多通道喷头向砂床均匀喷洒树脂,然后由一个喷头依据轮廓路径喷射催化剂,催化剂遇树脂后发生胶联反应, 使铸型层层固化堆积成形。

来源：上海市增材制造协会