由3D打印工具支架形成的工具制造技术

由3D打印支架形成的工具，包括：3D打印支架、支架内硬化的铸造材料，以及由支架限定的成型面。一种形成工具的方法包括3D打印工具支架，其中，支架限定空隙体积和成型面；采用铸造材料填充空隙体积；以及硬化铸造材料。以及硬化铸造材料。以及硬化铸造材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由3D打印工具支架形成的工具
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年6月9日提交的美国临时申请63/036,707的权益，并将其教导通过引用并入本文。


[0003]本公开涉及由3D打印工具支架形成的工具，特别是涉及由材料挤压3D打印支架形成的铸造工具以及由材料挤压3D打印支架形成铸造工具的工艺。

技术介绍

[0004]工具用于在注塑成型、吹塑成型、压缩成型、挤压成型、真空成型、液压成型和铸造等工艺中将聚合物或金属形成零件。工具通常包括成型面，诸如，作为零件的底片的镂空腔或作为零件的正片的凸起表面。工具通常由金属框机械加工而成或由木头制成。工具可以是简易的，也可以是复杂的，具体取决于使用工具的过程。例如，在注塑成型中，工具可能需要顶出系统、浇口衬套、冷却管线、移动型芯或其它特征。增加复杂性会增加费用，制造工具所需的材料和时间也会增加。在零件开发周期和制作原型工具和零件时，形成零件的工具每次迭代的费用可能过于昂贵，而且调整工具所需的时间可能会延长零件开发周期。
[0005]为了解决工具开发和产品周期时间的问题，有时通过增材制造来形成工具，其中，工具是由高速挤出、熔融沉积成型、激光烧结、立体光刻、材料喷射和其它方法打印的聚合物材料形成的。然而，在某些应用中，这些工具可能在机械、热力或化学上不够坚固，无法满足形成足够多的零件进行测试所需的模塑循环次数。此外，增材制造原料相对昂贵，而且根据工具的尺寸和密度，工具可能仍需要几天时间才能成型。并且，在某些情况下，通过增材制造形成的工具在压力下是不防水的，可能需要额外处理来密封冷却通道和成型面。
[0006]虽然当前的工具工艺达到了其预期目的，但仍需要新的和改进的工具制造方法以及由此类方法制造的工具，供可成型物质用以模制零件。

技术实现思路

[0007]根据各个方面，本公开涉及一种形成工具的方法。该方法包括3D打印工具支架，其中，支架限定了空隙体积和成型面。方法还包括采用铸造材料填充空隙体积，并硬化铸造材料。
[0008]在上述方面中，方法还包括在采用铸造材料填充空隙体积之前，处理工具支架。在某些方面中，处理工具支架包括机械加工工具支架。在附加或替代方面，处理工具支架包括在工具支架上涂覆脱模剂。
[0009]在上述方面之任一方面中，方法还包括在采用铸造材料填充空隙体积时，向工具支架施加磁场或静电场。
[0010]在上述方面之任一方面中，方法还包括在采用铸造材料填充空隙体积之后，使工具支架振动。
[0011]在上述方面之任一方面中，在由振动铸造、真空铸造、压力铸造和离心铸造组成的铸造方法组中选用铸造方法，采用铸造材料以填充空隙体积。
[0012]在上述方面之任一方面中，硬化铸造材料包括对铸造材料进行化学反应。在一些方面中，铸造材料是混凝土，并且对铸造材料进行化学反应包括水合作用。在一些方面中，铸造材料包括热固性材料，并且对铸造材料进行化学反应包括对铸造材料进行交联。在一些方面中，对铸造材料进行化学反应包括对铸造材料进行硫化。
[0013]在上述方面之任一方面中，方法还包括在硬化之后从铸造材料中移除工具支架。
[0014]在上述方面之任一方面中，支架进一步限定冷却管线，并且方法还包括在硬化铸造材料时，将冷却或加热流体或气体引入冷却管线。
[0015]在上述方面之任一方面中，支架进一步限定冷却管线，并且方法还包括密封冷却管线。
[0016]在上述方面之任一方面中，方法还包括密封成型面。
[0017]在上述方面之任一方面中，方法包括从CAD文件中生成计算机数控代码，其中，计算机数控代码用于3D打印工具支架。在一些方面中，方法还包括合并多个CAD文件以生成计算机数控代码。
[0018]根据各个方面，本公开涉及由3D打印支架形成的工具。工具包括3D打印支架、在支架内硬化的铸造材料以及由支架限定的成型面。在某些方面中，工具是根据形成工具的方法的上述方面形成的。
[0019]在上述方面之任一方面中，工具还包括由3D打印支架限定的辅助特征，其中，辅助特征包括冷却管线。
[0020]在上述方面之任一方面中，3D打印工具支架包括多个挡板。
附图说明
[0021]本文描述的附图仅用于说明目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。
[0022]图1示出了根据本公开示例性实施例的使用3D打印工具支架形成铸造工具的方法的流程图；
[0023]图2A示出了根据示例性实施例的工具，特别是工具底座的一半，其包括作为工具底座中的空腔提供的成型面；
[0024]图2B示出了图2A的横截面；
[0025]图3A示出了根据示例性实施例的用于形成在图2中展示的工具的工具支架；
[0026]图3B示出了图3A的横截面；
[0027]图3C示出了图3A的工具支架的三维数字表示；
[0028]图4示出了根据示例性实施例的打印工具支架的横截面，诸如，图3的横截面；
[0029]图5示出了根据示例性实施例的包括工具支架的铸造工具，工具支架包含铸造材料；以及
[0030]图6示出了根据另一示例性实施例的包括工具支架的铸造工具，工具支架包含铸造材料。
具体实施方式
[0031]以下描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本公开、应用或用途。本公开涉及由材料挤压3D打印支架形成的铸造工具以及由材料挤压3D打印支架形成工具的工艺。工具可能包括卡具、夹具、量规、模具、模子、切割设备和模型。工具用于在注塑成型、吹塑成型、压塑成型、挤压成型、真空成型、液压成型和铸造等工艺中将聚合物或金属等可成型物质形成零件。工具通常包括成型面，诸如，作为零件的底片的镂空腔或作为零件的正片的凸起表面。通常，工艺包括利用材料挤压形成工具支架，在某些方面中，使用3D打印，以及填充工具支架以铸造工具。在可选方面中，铸造工具使用以下工艺中的至少一种进行精加工：去除支架、机械加工、涂层、电镀和抛光。然后，铸造工具可用于通过模塑工艺(包括注塑成型、吹塑成型、压缩成型、旋转成型、复合材料叠层、挤压成型、真空成型、液压成型和铸造)将聚合物或金属等材料形成零件。
[0032]现在参考图1，其示出了一种由工具支架形成铸造工具的方法100的一个方面。方法100可选地开始于框102，在此执行计算机代码以设计将由工具形成的零件。在某些方面中，零件设计是通过执行计算机辅助模拟(CAD)软件或采用3D扫描仪扫描零件来创建的，然后进行渲染以形成零件的电子表示。
[0033]在框104处，参考图2A和图2B，示出了工具200的一个方面，通过执行计算机代码设计工具特征，代码又可以是计算机辅助模拟(CAD)软件或其它设计软件。在某些方面中，工具200特征被设计为使用工具200形成的零件的底片。在其它方面中，工具200特征被设计为使用工具200形成的零件的正片。图2A中示出的工具200包括工具底座202，在本文中被理解为用以固定，对齐和支撑成型面和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种形成工具的方法，所述方法包括：3D打印工具支架，其中,所述工具支架限定空隙体积和支架成型面；采用铸造材料填充所述空隙体积；以及硬化所述铸造材料。2.根据权利要求1所述的方法，还包括在采用所述铸造材料填充所述空隙体积之前，处理所述工具支架。3.根据权利要求2所述的方法，其中，处理所述工具支架包括机械加工所述工具支架。4.根据权利要求2所述的方法，其中，处理所述工具支架包括在所述工具支架上涂覆脱模剂。5.根据权利要求1所述的方法，还包括在采用所述铸造材料填充所述体积空隙时，向所述工具支架施加磁场或电场。6.根据权利要求1所述的方法，还包括在采用所述铸造材料填充所述体积空隙后，使所述工具支架振动。7.根据权利要求1所述的方法，其中，在由振动铸造、真空铸造、压力铸造和离心铸造组成的铸造方法组中选用铸造方法，采用所述铸造材料以填充所述空隙体积。8.根据权利要求1所述的方法，其中，硬化所述铸造材料包括对所述铸造材料进行化学反应。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述铸造材料是混凝土，并且对所述铸造材料进行化学反应包括水合作用。10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述铸造材料包括热固性塑料，并且对所述铸造材料进行化学反应包括对所述铸造材料进行交...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：易升腾知识产权有限责任公司，
类型：发明
国别省市：