覆膜砂型激光3D打印技術(shù)

覆膜砂型（芯）激光3D打印技術(shù)的出現(xiàn)使上述問題從根本上得到解決。該方法的基本原理是：首先，運用三維造型軟件建立砂型（芯）的三維CAD模型，利用分層軟件對CAD原型進行切片處理，以獲得每一層的截面輪廓及數(shù)據(jù)加工信息，激光掃描系統(tǒng)將按照其轉(zhuǎn)化的電信號信息進行有序地掃描工作；其次，在燒結(jié)工作平臺上鋪設(shè)一層事先制備好的覆膜砂，成型設(shè)備的掃描系統(tǒng)按照計算機輸出的數(shù)據(jù)信息，控制激光束在指定路徑上對覆膜砂進行選擇性激光燒結(jié)，覆膜砂表面的樹脂膜受熱熔融并產(chǎn)生粘接，而沒有被掃描到的覆膜砂仍呈現(xiàn)原有的自然松散狀態(tài)并擔(dān)當支撐作用；最后，逐層鋪粉、逐層燒結(jié)，循環(huán)往復(fù)，直至完成所有加工層面的掃描工作，獲得覆膜砂型（芯）燒結(jié)原型件。該技術(shù)可以實現(xiàn)大型復(fù)雜薄壁整體鑄件的高品質(zhì)精密鑄造提供了良好的技術(shù)途徑，可實現(xiàn)復(fù)雜覆膜砂型（芯）的整體精確化制備，具有不受零件幾何形狀的限制，不需任何工裝模具，能在較短的時間內(nèi)直接將CAD模型轉(zhuǎn)化為實體原型零件的特點。

3D打印技術(shù)又稱為快速成型技術(shù)或增材制造技術(shù)，是近年來全球先進制造領(lǐng)域興起的一項集光/機/電、計算機、數(shù)控及新材料于一體的先進制造技術(shù)。它不需要傳統(tǒng)的刀具和夾具，利用三維設(shè)計數(shù)據(jù)在設(shè)備上由程序控制自動地制造出任意復(fù)雜形狀的零件，可實現(xiàn)任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)的整體制造。基于離散、堆積原理的光固化3D打印技術(shù)具有制造過程直接而無需模具、不受結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度限制、材料利用率高、制造過程節(jié)能環(huán)保等諸多突出優(yōu)勢，它改變了傳統(tǒng)制造的理念和模式，是制造行業(yè)最具代表性的顛覆技術(shù)。

因此，近年來，大批國內(nèi)外學(xué)者針對此技術(shù)開展了許多研究工作，并獲得了極大的科研成果。但是，由于激光3D打印技術(shù)特有的成形方式和工藝特征，因此，該技術(shù)對覆膜砂的材料特性也有著特別的要求，使得整個覆膜砂的制備過程、覆膜砂型的成型過程和后處理過程還存在一些問題。例如：覆膜砂制備過程中添加劑的選擇及其含量問題，成型過程中成型件的強度問題，后處理過程中的保溫溫度和保溫時長對覆膜砂型的影響等等。這些問題從而嚴重制約著覆膜砂砂型（芯）的整體表面質(zhì)量、尺寸精度及其力學(xué)性能等方面，同時也制約了該項技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

激光3D打印技術(shù)是以激光作為熱源，控制激光束有選擇性地?zé)Y(jié)粉末材料并使之熔融粘接在一起快速制造原型的快速制造技術(shù)?；谶x區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)（SLS）特有的成型工藝及燒結(jié)特點，可以直接制造任意形狀復(fù)雜的零件原型，因此該技術(shù)在鑄造領(lǐng)域能夠充分發(fā)揮其優(yōu)勢，非常適合在間接制模法的熔模鑄造和砂型鑄造中得到廣泛應(yīng)用。采用樹脂砂進行SLS燒結(jié)成型，可以不用刀具、模具，直接打印成砂型（芯），經(jīng)恰當?shù)暮蠊袒幚砗罂芍苯舆M行澆鑄。相較于傳統(tǒng)的鑄造工藝，選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)可以實現(xiàn)與復(fù)雜零件的覆膜砂型（芯）鑄造技術(shù)的相互結(jié)合，充分體現(xiàn)了快速成型技術(shù)在制造行業(yè)領(lǐng)域的特有優(yōu)勢，特別是針對各種形狀復(fù)雜零件的精密鑄造領(lǐng)域，大大縮減了研制周期和降低經(jīng)濟投入，其應(yīng)用前景不可估量。

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