一种基于砂芯增材制造的模型构件的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种基于砂芯增材制造的模型构件的制作方法，其包括如下步骤：S1，建立模型构件的三维模型，设计出砂口；S2，将三维模型进行切片分层处理，按设定程序打印得到砂芯；S3，清理砂芯表面，喷涂底漆；S4，在出砂口采用打磨方式去除砂芯内部的凝固状态的砂子并吸出，采用火焰通过出砂口伸入到砂芯内部，烘烤砂芯内部，使得砂芯内部部分凝固的砂芯因树脂失去粘结而脱落；S5，通过出砂口排出砂芯内部砂子，排砂完成后，采用弹性材料填充砂芯内部，封堵出砂口；S6，在砂芯表面喷涂强化涂层；S7，在砂芯表面喷涂色漆。其制造效率高，成本较低，适合大型模型构件的制造，能够现有砂芯易碎、表面粗糙、颜色及模型轻量化问题。颜色及模型轻量化问题。颜色及模型轻量化问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于砂芯增材制造的模型构件的制作方法


[0001]本专利技术涉及增材制造
，具体涉及基于砂芯增材制造的模型构件的制作方法。

技术介绍

[0002]在新产品开发阶段，产品工程师用CAD软件进行产品的三维结构设计，为了更加直观表现设计效果，有进行制作实物3D模型的需求。针对模型构件的制作，当前主要技术是采用金属及塑料3D打印、砂型铸造技术、油泥模型技术等，其中金属、塑料打印技术存在效率低、尺寸受限制、费用高的问题，铸造技术，但存在工艺受限制、轻量化不足、个性化受限制等问题，以及油泥模型存在效率低、对人工技能要求高的问题。而产品开发节奏往往较快，对展示样件的需求较为迅速，同时开发过程中对产品外观要进行多次的设计变更，也即需要多次模型的制作，以上技术均不能满足这些产品开发对模型的需求。
[0003]近年来，砂芯增材制造技术发展迅速，可以实现数米大型砂芯的制作，成本低，并且可以达到80L/h的制造效率，其在尺寸、成本、效率方面优势明显。砂芯增材制造不适合制作大型产品模型，因为砂芯易碎，在展示、搬运过程中砂芯极容易碎裂、擦伤磨损；砂芯颗粒本身粗糙，影响模型的手感；而其颜色本体为黄色或黑色，颜色单一，与展示表达的颜色可能不同，不能充分表达展品所需要的颜色。
[0004]在砂芯用于展示样件领域， CN108480566A公开了一种增材制造型芯中芯骨的置入方法，砂芯在打印时设计芯骨孔，打印完成后在芯骨孔内填充树脂砂、然后再将芯骨插入树脂砂的方式固定芯骨，由于采用外力推入芯骨，使得芯骨与填充树脂砂之间紧密接触结合，芯骨周围的填充树脂砂与砂芯之间结合更加紧密结实，避免芯骨与填充树脂砂之间、及填充树脂砂与砂芯分层、分离、脱落。此方法虽然能够提高砂芯模型的整体强度，但因砂芯基本为实心，造成质量较重，并且不能解决局部易碎、表面粗糙等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于砂芯增材制造的模型构件的制作方法，其制造效率高，成本较低，适合大型模型构件的制造，能够现有砂芯易碎、表面粗糙、颜色及模型轻量化问题。
[0006]本专利技术所述的基于砂芯增材制造的模型构件的制作方法，其包括如下步骤：S1，建立模型构件的三维模型，并在模型构件的设定位置设计出砂口；S2，将三维模型进行切片分层处理，按设定程序打印得到砂芯；S3，清理砂芯表面，在砂芯表面喷涂底漆；S4，在出砂口采用打磨方式去除砂芯内部的凝固状态的砂子并吸出，然后采用火焰通过出砂口伸入到砂芯内部，烘烤砂芯内部，使得砂芯内部部分凝固的砂芯因树脂失去粘结而脱落；S5，通过出砂口排出砂芯内部砂子，排砂完成后，采用弹性材料填充砂芯内部，并
封堵出砂口；S6，在砂芯表面喷涂强化涂层；S7，根据模型构件的实际需求，在砂芯表面喷涂色漆。
[0007]进一步，采用中心缩放的方式缩小模型构件的三维模型，缩放比例根据强化涂层的厚度进行确定。
[0008]进一步，所述S2中砂芯在承载平台上进行打印，并通过吊具带动承载平台进行运输。
[0009]进一步，所述承载平台底部呈网格镂空状。
[0010]进一步，砂芯打印完成后，采用锁紧组件将砂芯固定于承载平台上，所述锁紧组件与砂芯之间设有若干个弹性垫块。
[0011]进一步，所述S6中强化涂层为聚氨酯与聚脲弹性体的混合物。
[0012]本专利技术采用增材制造打印得到砂芯，具有打印速度快、打印尺寸不受限制的优势，快速形成模型构件的形状。通过在模型构件的设定位置设计出砂口，利于内部砂芯打磨、排出，降低了模型构件的重量，满足了轻量化需求，同时也降低了模型构件对支撑强度的要求及降低了展示安全问题。通过在砂芯表面喷涂强化涂层，保证了模型构建在运输及展示过程不被损坏。三维模型缩放是为保证模型构件的成品精度。在砂芯表面喷涂色漆，以最大程度体现产品的设计效果。
附图说明
[0013]图1是本专利技术所述基于砂芯增材制造的模型构件的制作方法的流程图；图2是本专利技术所述模型构件的三维模型示意图；图3是本专利技术所述承载平台和吊具的结构示意图；图4是本专利技术所述砂芯与承载平台的配合示意图；图5是本专利技术所述模型构件的剖面示意图。
[0014]图中，1—三维模型，2—砂芯，3—承载平台，4—吊具，5—锁紧组件，6—弹性垫块，7—模型构件，71—砂芯表层，72—底漆，73—强化涂层，74—弹性材料，75—出砂口。
具体实施方式
[0015]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0016]参见图1，所示的基于砂芯增材制造的模型构件的制作方法，其包括如下步骤：S1，参见图2，该模型构件7为某车型的车身产品，建立模型构件7的三维模型1，并在模型构件7的设定位置设计出砂口75。砂芯打印后要将底漆72、强化涂层73喷涂在砂芯表层71，增加模型构件7的外观尺寸，所以在打印时要减少三维模型1的尺寸，最大限度还原模型构件7的尺寸。在将产品三维模型1进行缩小时，采用中心缩放的方式，缩放比例根据强化涂层73的厚度进行确定，一般来说强化涂层73厚度为0.2mm，则缩放比例是 (L
‑
0.2)/L。
[0017]对于大型尺寸的模型构件7，砂芯2重量分布不均匀及砂芯2存在脆性导致砂芯2在
转运时容易断裂，所以有必要采用减少模型构件7内部重量的方式进行轻量化设计。在砂芯2打印时采用中空的工艺设计，但内部仍有部分用于工艺支撑的砂芯2。在打印结束时，需要将此部分砂芯磨碎并从模型内部移出出去，故而要在难以出砂及重点位置设计出砂口75，将废砂采用管路负压吸出。
[0018]S2，将三维模型1进行切片分层处理，按设定程序打印得到砂芯2。参见图3和图4，因砂芯2脆性不能直接承载，需要单独的承载平台3以及吊具4，砂芯2在承载平台3上进行打印，并通过吊具4整体进行车间内部运输及进行后续工序。承载平台3底部是采用网格镂空平面设计，在后续喷漆及轻量化处理时，不会因为承载平台3而产生影响。为保证砂芯2在承载平台3上保持相对静止，需要锁紧组件5将砂芯2固定，在本实施例中，所述锁紧组件5的数量为四个，分别布置于砂芯的前、后、左、右侧。锁紧组件5与砂芯2接触位置设有弹性垫块6，该弹性垫块6的材质为橡胶，以防止砂芯2被硬性夹伤。
[0019]砂芯3D打印设备的喷嘴按照设定的程序喷射每层特定形状的树脂，树脂作为粘结剂与砂子发生固化反映形成每一层的砂芯形状。在打印时，优选采用低熔点的树脂，如聚醛树脂，其熔点为88~108℃，相对较低，容易被高温破坏粘结性。因大型尺寸的模芯构件不能直接搬运，所以整个打印是在承载平台上进行，开始打印时砂芯铺满打印平台的支撑板，然后开始打印支座以及后续模型构件本体。模芯构件本体尽量采用蜂巢状打印，以降低模型构件整体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于砂芯增材制造的模型构件的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，建立模型构件的三维模型，并在模型构件的设定位置设计出砂口；S2，将三维模型进行切片分层处理，按设定程序打印得到砂芯；S3，清理砂芯表面，在砂芯表面喷涂底漆；S4，在出砂口采用打磨方式去除砂芯内部的凝固状态的砂子并吸出，然后采用火焰通过出砂口伸入到砂芯内部，烘烤砂芯内部，使得砂芯内部部分凝固的砂芯因树脂失去粘结而脱落；S5，通过出砂口排出砂芯内部砂子，排砂完成后，采用弹性材料填充砂芯内部，并封堵出砂口；S6，在砂芯表面喷涂强化涂层；S7，根据模型构件的实际需求，在砂芯表面喷涂色漆。2.根据权利要求1所述的基于砂芯增材制造的模型构件的制作方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，化海挺，施利，
申请(专利权)人：重庆长安汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：