浅析3D打印在容器模具制造领域的应用
   来源:中国科技博览     2018年02月18日 07:38

大咖浅析3D打印在模具制造行业的应用

杨国星

[摘 要]增材制造也称为3D打印,这类新式打印方式可用来填补传统打印的缺陷,在根本上更新了日常的打印流程。相比来看,3D打印表现为更多的优势,因而日益适用于现今的打印领域。在制造容器模具时,3D打印可用来提供精准的模具外形并且减低了容器制造耗费的总成本。从目前应用看,制造容器模具的相关领域更多采纳了新式的3D打印。对于此,有必要解析制造容器模具过程中的打印技术根本原理。结合制造业的真实状态,探析3D打印在制造流程中的具体应用。

[关键词]3D打印;容器模具制造;具体应用

中图分类号:TH164 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)17-0316-02

从现状来看,模具制造在总体工业领域内占有更明显的位置,工业制造的各流程都不可缺乏模具制造。最近几年,模具制造表现出更优的成效性,这种基础上也便利了各环节的容器制造。然而不应忽视,模具制造仍没能达到完善,有待长期的改进。这是由于,开发特定容器模具的流程是较复杂的,容器本身以及模具的制造应当彼此吻合[1]。由此可见,设计及制作容器模具的总体质量密切关系到容器产品的特性,也关乎市场内的销量。若要在根本上减低成本并且创造更优的产出,就要逐步接纳3D打印的新技术用来辅助模具制造,在这种基础上确保各批次的优良模具生产。

一、3D打印的技术特性

快速成型简称为3D打印,是借助计算机来转换原始性的文件图形,专门设备可用来逐层打印。在上世纪末期,这类打印方式被创造出来,新式技术根植于材料堆积的流程及方式。3D打印通常针对于CAD特定的文件或数据,打印的介质为粘合性的粉末金属,可以构造出某一特定物体。从技术特性来看,3D打印摆脱了常规打印必备的加工机械,可以辨认给出来的微机图像进而制作出容器模具。从这个角度看,3D打印缩短了研发特定打印产品的时限,生产效能也由此而提升[2]。

具体而言,先要给出设置好的三维模型,在给定模型上分离可得多层次的二维图像,这些图形被视作特定数目的片层。后期在打印时,打印装置在选定的平面上可以沉淀材料而后垂直移动这些材料。经过连续的打印步骤,打印装置可给出合格的模具制品。由此可见,3D打印融合了多类型的制造业技术,只要给出明确思路即可制作出合格的容器模具。

相比于常规制造业,3D打印摆脱了减材制造的流程,转而采纳了加法规则。预先给出设计思路,3D技术可把原始思路快速变成设置好的模型。针对于制造业,3D打印也可省略常用的机床、夹具及刀具等,在根本上符合了新阶段内的一体化模具制作。从制造成本看,3D方式也可用来节省超出一半的容器模具经费,同时缩短至30%的原始加工时间。截至目前,3D打印已经衍生出多样的打印技术,因而也可适用于多领域内的产品制造。

二、制造容器模具选用3D打印的必要性

作为增材制造的新式技术,3D技术弥补了常用技术缺陷。从这个意义来看,3D方式突破了沿用下来的制造业方式,因而属于重大更新。从原理角度来看,3D打印很类似常见的打印,然而所需原材却并不相同。这是因为,3D打印并不是借助墨水来打印,而是选用了树脂、塑料或新型粘结剂作为打印介质[3]。从分类来看,3D打印包含了新式的粘结打印、沉积式的熔融成型、蜡质的打印等。3D打印也可替换为激光头,用来分层制造某些实体。根本原理即为:初期的建模选用CAD予以完成,而后进入切片的分层式模型处理。在打印流程的后期,打印机可分层予以处理切片并且用来打印,这样就构建了三维式的实体容器模型。

工艺制造不可缺乏模具,这是因为模具可用来塑造出特定的容器形态,通常可以塑造固液态的容器。在外力辅助下,模具可把给出来的毛坯变成所需规格的精确容器。制作容器模具的常用流程是很繁琐的,若要制作特定的某一容器那么还需要耗费偏高的总体成本。例如:开发新式瓷瓶或玻璃瓶时,先期的设计通常都并不吻合制作出来的产物,因而体现出较大的预期误差。若再次去更改,那么还会耗费更多的原材投入。

目前在制造业中,容器模具适合于更广范围内的容器加工,例如成型冲压、挤压机模锻、压力性的铸造、制作陶瓷或橡胶塑料等。此外,注塑成型所需的模具类别也是较多的。针对于开发及更新容器产品,模具质量及后期的加工水准都表现出较大影响。由此可知,模具制造密切衔接于现今的工业进步[4]。

三、具体技术操作

(一)打印操作的流程

第一步为建模。针对给出来的容器产品,首先就要构建精准的模型,建模步骤需要借助于计算机的辅助。现今的阶段内,3D方式可选用CAD或Pro等建模软件来具体操作。应当注意的是:在建模步骤中,相关人员应能遵照设置好的例图予以操作。这是由于,打印机在操作打印的流程中也严格遵照选定的三维模型。在这种状态下,建模决定着后期的打印质量。

第二步为分层。制作容器模型过程中,3D模型应能转化先期制作好的三维模型,把它设置为易于辨认的二维信息。打印机设有可操控的自动软件,在这种基础上相关人员还需设置明确的参数。沿着纵轴方向,打印机可把模型细分成各层次的片层[5]。在这些片层中,各层次都代表着较薄的图层且记录了原始性的打印信息。若设置了较多片层,那么打印得出的模具将会更精确,同时也符合了设置的原始指标。受到设备的约束,打印好的薄片厚度也有限度。

第三步为打印。在3D技术下,打印机可辨别薄片内的数据信息,进而粘合了胶状、液态或粉末片状的组合型材料。在粘合多层材质的基础上,打印机也积累了分层式的二维图形,这就为后期制造立体性的容器模型提供了基础。打印设备可用来自动辨别多层次的二维薄片,逐层堆积得到所需的模型产品。

(二)新式技术优势

首先,3D打印可用来简化原始的打印步骤,同时节省成本。从企业角度来看,3D打印协助企业节省了投入至打印培训中的经费,创造出更多样的模具产品。经过切削的改进,3D打印在最大幅度内减低了经费,原材浪费因而也被减小。在3D方式下,相关人员不必再去组装特定产品,借助3D手段即可自动成型。对于分层式的打印,可同时配备附带性的模具产品。

其次,3D的流程摆脱了常用工艺设置的限度,在更大范围内吻合了新式制造业。突破技术限度,可以制作更多样的模具类产品。在传统领域内,企业先要设置前期性的打印培训,相关人员才会熟识多步骤的打印操作。然而,3D打印节省了初期的耗费,可直接从给出来的文件中识别信息[6]。

第三,新颖的打印模式也拓展了全新的商业范围。在技术辅助下,模具制造类的企业在日常制作产品时可做到按需来生产,进而切实缩小了积压性的库存。从未来趋势看,3D打印还可用在模具容器制造的更多领域内并且显示独有的优势。

四、制造容器模具的具体应用

具体在模具成型时,3D方式先要预制明确的设计图,而后依照设置的图示予以详细制作。若预先制作出来的容器模具符合了规格那么即可直接予以投产,如果没能符合指标还可继续修正。详细来看,容器模具制造中的3D打印包含了如下应用:

(一)快速制造的技术

在多种情况下,3D打印都会受限于容器原材,因而有必要设置快速成型的技术。从具体分类看,快速模具针对于硬质或软质这两类的模具,可以间接或者直接去制作某类的容器。例如:经过激光烧结,可直接制作出所需的砂模。因为激光具备了较高的总能量,可用来熔化高分子性的粘结剂进而将砂砾粘结为整体。选用这类流程可获得所需的金属件,砂模铸造得到的金属件具备了更优的表层粗糙度。此外,热缩浇筑可得特定的塑料产品,然而制作这类模型需要考虑到较脆弱的力学特性[7]。

(二)喷涂金属的制造法

金属喷涂的具体操作中,母模可以设置为打印得出的原型。在母模的表层,可喷涂较薄的合金涂层而后制作金属壳。在模具的本体中,可以填入新式的复合型模具材料。借助这种流程,相关人员可快速制作出达标的铸模用作后续的容器制造。母模设有基底下侧的支撑,喷涂金属可以构成内侧的模具型腔借以支撑上侧的整体。针对熔点较低的金属、陶瓷零件及环氧树脂等,3D打印都表现出更短的耗时及更低的成本。

(三)制作硬质的容器模具

容器生产中所需的刚性模具是硬质性的,这类模具可用来塑造各异的容器类型。通常来看,硬质模具在具体制作过程中可选用不锈钢材质或液态性的粉末,这种方式加工可得硬质的金属容器。此外,3D技术还可用来翻制灌注后的硅胶模,经过烧结的流程可以除掉上覆的粘结剂进而获得疏松的模型内部结构,确保最佳的模型致密度。

结语

从市场趋势看,3D打印的配套设备正在日益更新,与之相应的容器模具制造也拓展了规模。3D打印包含了较多类型,打印的流程也可借助于新式的介质。在未来实践中,制造容器模具的相关行业将更加紧密衔接于3D打印的新方式,进而开发出新阶段内的打印流程。然而,容器模具制造选用的3D打印仍没能达到完善,相关人员需要熟识3D打印的步骤并尝试予以运用。后期实践中有必要不断归纳珍贵的技术经验,服务于根本性的打印质量提升。

参考文献:

[1] 王子明,刘玮.3D打印技术及其在建筑领域的应用[J].混凝土世界,2015(01):50-57.

[2] 秦培凡,苏贺,李慧芸.3D打印在容器模具制造领域的应用[J].科技创新与应用,2015(08):41.

[3] 王颖,袁艳萍,陈继民.3D打印技术在模具制造中的应用[J].电加工与模具,2016(S1):14-17.

[4] 蒋立新,易翔翔,邵洁.3D打印技术的发展及在军工领域的应用[J].中国军转民,2013(12):58-62.

[5] 郭其民. 3D打印技术在制冷空调行业的应用前景分析[J].制冷与空调,2016(02):7-11.

[6] 邓滨,欧阳汉斌,黄文华.3D打印在医学领域的应用进展[J].中国医学物理学杂志,2016(04):389-392.

[7] 卢燕明.探索中国3D打印工业领域应用市场[J].金属加工(冷加工),2014(21):21-29.

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