快速成型技术在铸造中的应用

快速成型和精密铸造的结合作者：蒋晔来源：《山东工业技术》2015年第21期摘要：本文将新兴的快速成型技术中的分支激光选区烧结法和传统的铸造工艺结合起来，详细的解释了该结合工艺的优点，并举出范例分析，该工艺在今后的精密铸造业中有很高的推广价值。

关键词：快速成型; 精密铸造; 激光选区烧结法DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.2601 快速成型介入铸造领域，将产生全新的铸造工艺快速成型有多种工艺，其中有一种激光选区烧结法（SLS）日趋应用广泛，本文将研究激光选区烧结法和精密铸造的联系，从而改进目前的精密铸造工艺，慢慢将当下飞速发展的快速成型的技术推广到传统精密铸造领域中。

2 快速成型中的激光选区烧结法，可用与铸造蜡模的制作激光选区烧结法用红外激光器为动力源，使用的造型材料多种多样，但多为粉末材料。

该法材料的选择范围广，材料的利用率高，成型速度比其他的快速成型速度快等优点。

SLS工艺又称为选择性激光烧结，将材料粉末泼洒到产品的的表面上，用工具将多余的粉末去除，用高强度的激光烧结器在铺出的粉末上烧结出产品的截面，并和下方已成形的部分粘结在一起。

然后再铺上新的一层材料粉末继续烧结，具体如图1所示。

SLS工艺的最大优点就是选材较为广泛，尼龙、ABS、金属和陶瓷粉末、蜡、聚碳酸脂都可以选做烧结材料。

如果成型材料选择为蜡，可以打印出用传统模具无法制作出来的蜡模，传统的铝制蜡模模具，本身需要数控加工而出，尤其在批量不大的时候，制作成本偏高。

而且模具脱模对产品有极大的限制，必须要求产品结构容易脱模，复杂的结构就无法完成。

图2为扫雪机箱体，以此为范例，用传统模具就无法脱模。

而3d打印则不受产品结构复杂的限制，不用考虑模具的制作，直接成型。

有了蜡模后，可以利用传统的熔模铸造等方法来精密铸造出各种产品，该技术可以大量用于复杂铸件比如发动机等机械铸造领域。

以六缸发动机盖为范例，该产品外形尺寸为1072 mm X397 mm X22mm 尺寸精度要求为200偏差0.2mm，该产品结构复杂，精度要求高，按照传统的研发周期大约在5个月左右，经过快速成型的介入，该产品制作周期缩短为一周。

快速成型铸造技术快速成型与铸造相结合的产物是快速铸造技术简称QC，这种快速铸造使得多种材料、任何形状复杂、内部结构精细的铸件都能生产出来，产品开发周期短、精度高，大大地提高了企业获取订单的竞争力，快速成型为实现铸造的短周期、多品种、低成本、高精度提供了一个快速响应技术，显示出了强大的生命力和巨大的应用潜力。

1. 直接铸造法直接铸造法主要是指由RP技术直接一步成形铸造用的型壳、型芯，型壳、型芯经处理后，即可进行金属浇注，铸造出金属零件。

由于从原型到金属零件不经过造型转化，故称直接铸造法。

该类工艺方法一般用于单件、复杂零件的制造。

2.直接壳型铸造直接壳型铸造是利用SLS激光快速成型，技术对以反应性树脂包覆的陶瓷粉进行烧结，可以一步制成铸造用的型壳、型芯的方法。

在CAD环境中，直接将零件模样转换为壳型，再配以浇注系统。

型壳的厚度可取5～10mm，烧结过程中，非零件部分进行烧结，零件部分仍是粉末。

烧结完成后将粉末倒出，再经固化处理就获得铸造用的型壳，进行浇注后即可制得金属零件。

用此方法，省去传统精密铸造多种工艺过程，是传统铸造的重大变革。

它的最大优点是速度快，不需要任何模具，甚至不需画图，设计工程师通过计算机网络将资料送到铸造车间的系统中便可完成型壳的设计与制作。

该工艺的不足之处主要是零件表面粗糙度值较高。

其关键技术是型壳厚度、型壳表面粗糙度及固化处理工艺。

近几年开发研制的激光快速自动成形系统，还可以利用铸造覆膜砂直接进行SLS激光快速成型技术，制作铸造壳型和壳芯，使这一技术在铸造上的应用得到更进一步的发展。

3.直接制模铸造直接制模铸造缩写为DSPC，其成形方法不是采用激光进行选择性烧结，而是采用粘结剂进行选择性粘接。

把CAD模型转换成模壳，然后以类似于熔模铸造的工艺，制造出金属零件。

从设计到成品零件出厂前后只要10天，是金属零件设计和制造上的一个突破。

直接制模铸造来源于三维印刷快速成形技术。

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快速成型技术在企业实际生产中的应用摘要：随着科学发展的进步，快速成型技术在企业实际生产中的应用范围越来越广，其中光固化技术的应用范围在快速制造中占76%，应用的范围很广，为广大企业带来了很大的好处。

本文主要对快速成型技术中的激光光固化成型技术的制造方法、基本原理以及在企业中的生产应用做出简单概述。

关键词：快速成型技术SLA 光固化快速成型硅胶模具快速铸造快速成型技术（Rapid Prototyping，RP）是基于离散-堆积成形原理的先进制造技术的总称。

由产品的三维CAD模型数据直接驱动，组装（堆积）材料单元而完成任意复杂具有使用功能的零件的技术。

对所成型零件的结构与形状无限制，可以是具有材料梯度、结构梯度和特殊孔隙的复杂形状。

直接快速制造可以避免繁复的工、模具制造；使产品的制造成本有较大的下降；缩短产品的生产周期。

目前，比较常用的其技术方法有光固化快速成型技术（Stereo Lithography Apparatus，简称SLA）、分层实体制造技术（Laminated Object Manufacturing，简称LOM ）、激光选区烧结技术（Selected Laser Sintering，简称SLS ）、三维印刷法（Three Dimensional Printing简称TDP）、丝状材料选择性熔覆（Fused Deposition Modeling，简称FDM）等多种技术方法，其中SLA光固化快速成型工艺是目前应用范围最广阔的一种快速成形方法。

1.SLA光固化快速成型技术的基本原理以及工艺流程该工艺是美国于1986年研制成功的一种RP工艺，1987年获美国专利，是最早出现的、技术最成熟和应用最广泛的快速原型技术。

它以光敏树脂为原料，通过计算机控制紫外激光器逐层凝固成型。

这种方法能简捷、全自动地制造出表面质量和尺寸精度较高、几何形状复杂的原型。

1.1光固化快速成型（SLA）的工作原理：激光束在计算机控制下根据分层数据连续扫描液态光敏树脂表面，利用液态光敏树脂经激光照射凝固的原理，层层固化光敏树脂，一层固化后，工作台下移一精确距离，扫描下一层，并且保证相邻层可靠粘结，如此反复，直到成型出一个完整的零件。

铸造用模具快速成型工艺及性能研究作者：王闯来源：《科技风》2019年第05期摘要：脆性材料主要通过铸造工艺形成，模具应用质量影响了产品的最终质量。

我国近年来逐步扩大铸造市场的需求，一定程度推动其发展。

传统模具主要采取手工方法，质量缺乏稳定性，操作时间较长，生产环境不佳，一定程度约束了模具的可持续发展。

目前，随着不断加快的市场竞争，工业发展也体现出成本低、质量高、品种多的特点。

在这一前提下产生了快速成型技术。

本文针对这一工艺，提出其原理和应用方法，简单分析了需要注意的问题。

关键词：铸造模具;快速成型;工艺性能铸造是十分关键的技术，其应用在复杂零件材料中形成巨大的优势，但整体柔性不足。

快速成型工艺在铸造用模具中的融合应用，可以有效降低零部件的生产成本，提升生产水平，与市场发展需求高度相符。

这项技术能够为精密性铸造工艺提供必需的蜡模，有效压缩了制作传统蜡模所需的时间，提升了柔性水平。

一、技术性能分析在二十世纪八十年后期产生了快速成型技术，属于全新的堆积制造材料工艺，也是制造行业取得的重大研究成绩。

其全面综合了各个学科知识。

可以自由、迅速和准确的改变设计思路使其转变为具备一定性能的原型。

进一步为制作零件、检验设计思想等提供了一种成本低廉的实际手段。

其中选择性激光烧结技术（SLA）根据分层叠加理论，由于计算机带来的全面控制功能，通过激光能量烧结、逐层堆积粉末材料使其成形。

首先，需要制作样品三维模型，之后通过软件获得各个层次的处理加工数据，形成文件。

烧结之前，科学设计各种工艺参数，在预先设定的温度下加热粉料提升至送粉缸，由于铺粉棍的影响下在工作平台上平铺粉末，计算机控制形成的激光束对额定速率和功率截面轮廓有效扫描。

扫描以后的粉末产生实体轮廓，而尚未扫描的部分则对下一粉末层提供支撑。

当结束第一层扫描操作后，向下一分层成功转移操作台，有效抬高送粉设备顺利实施铺粉，直到产生扫描烧结，高度融合前后形成的实体片层。

不断反复，指导结束操作。