CN1486828A - 熔融沉积制造快速原型覆模技术与工艺 - Google Patents
熔融沉积制造快速原型覆模技术与工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1486828A CN1486828A CNA031421792A CN03142179A CN1486828A CN 1486828 A CN1486828 A CN 1486828A CN A031421792 A CNA031421792 A CN A031421792A CN 03142179 A CN03142179 A CN 03142179A CN 1486828 A CN1486828 A CN 1486828A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- prototype
- fdm
- technology
- rapid
- polishing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000008021 deposition Effects 0.000 title abstract description 5
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 8
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 21
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims description 17
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000003973 paint Substances 0.000 claims description 12
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 9
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 9
- 238000010790 dilution Methods 0.000 claims description 8
- 239000012895 dilution Substances 0.000 claims description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 7
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 claims description 6
- 230000037452 priming Effects 0.000 claims description 6
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 claims description 2
- 241001330002 Bambuseae Species 0.000 claims description 2
- 229920001875 Ebonite Polymers 0.000 claims description 2
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 claims description 2
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 claims description 2
- 238000012356 Product development Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 7
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 6
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 229920006351 engineering plastic Polymers 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000000110 selective laser sintering Methods 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 102000002151 Microfilament Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010040897 Microfilament Proteins Proteins 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000011981 development test Methods 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 210000003632 microfilament Anatomy 0.000 description 1
- 125000000449 nitro group Chemical class [O-][N+](*)=O 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
熔融沉积制造快速原型覆模技术与工艺是针对熔融沉积制造(FDM)快速原型件的特点和工程实际需求，提出一种一次快速制模方法及工艺，直接基于FDM快速原型件，利用化学及物理的处理方法，在用FDM快速成型工艺制作好原型件后，对其进行表面增强处理，在此基础上涂覆F23树脂，并进行抛光、喷涂等表面处理，使FDM原型保持原有强度，同时达到较高的表面光洁度，满足硅胶模具制作高质量产品样件的需求。能加快产品开发中的样件制造，具有重要的工程实用价值和显著的经济效益。
Description
技术领域：
本发明涉及一种熔融沉积制造(Fuse Deposition Modeling，以下简称FDM)快速原型件覆模技术与工艺，特别是一种直接基于FDM快速原型件，利用化学及物理的处理方法，使FDM原型件保持原有强度，同时达到较高的表面光洁度，满足硅胶模具制作高质量产品样件需求的一次快速制模方法及工艺，属于机械制造
技术领域。
背景技术：
由于全球化市场竞争的日趋激烈，产品的更新换代速度越来越快，新产品的开发速度成为决定企业命运重要因素。快速成型及快速模具作为加快产品开发速度的重要使能技术，得到工业界普遍重视和广泛应用。利用快速成型技术，设计部门可以进行产品的外观评价、装配检验、设计校核等，从而能在批量制造之前及时发现设计中的缺陷和错误。但现今的所有快速成型工艺均为单件制作，制作成本高，而且每一种工艺制作材质都是有限制的，难以满足客户小批量和特定材质制造的要求。以快速成型技术制作的原型件为模板，利用硅胶快速模具技术就成为解决该问题的最有效途径。
由于快速成型采用分层叠加的制造方式，常会在快速原型的表面(尤其倾斜及曲面表面)形成许多细小的台阶。当用硅胶模具复模时，一方面这些台阶就会被转移到硅胶模具的型腔表面，使得用此模具浇注的零件表面质量差；同时这种台阶效应增加了快速原型与硅胶模之间的脱模难度，所以，在制作硅胶模具前，必须对快速原型进行表面抛光等处理。目前，在现有技术中，常用的成熟快速成型工艺有立体光造型(SLA)、选择性激光烧结(SLS)、熔融沉积造型(FDM)等，SLA、SLS制作的快速原型虽然具有较好的表面质量，但强度较低，以此作为原型复制高质量尤其透明件抛光时，极易损害原型表面的形状精度，因此，对于质量要求高的产品零件，常常采用二次复模方法。即用快速成型制作的快速原型件，首先制作一副硅胶模具，托模后浇注一个类似工程塑料的零件，然后对此零件进行精细抛光，再以这个抛光后的零件为母型制作第二副硅胶模具，浇注出所需的零件来。这样的工艺时间长，成本高。FDM所用的材料为ABS工程塑料，制作的原型件虽然具有很好的强度，但表面光洁度是最差的，加之由于丝状堆积带来的基体材质的“各向异性”，所以原型件几乎不能直接打磨、抛光。
发明内容：
为克服已有技术的不足和缺陷，本发明针对熔融沉积制造(FDM)快速原型件的特点和工程实际需求，提出一种一次快速制模方法及工艺，直接基于FDM快速原型件，利用化学及物理的处理方法，使FDM原型保持原有强度，同时达到较高的表面光洁度，满足硅胶模具制作高质量产品样件的需求。本发明技术方案的工艺过程如下：
1、对FDM原型件的机体进行增强处理
在三维CAD数据的直接驱动下，FDM工艺制作的原型件常常由于支撑与原型存在接触面、去除支撑材料后，会使原型表面丝材松散，甚至脱离机体，使得后续的表面处理难以有一个坚强的基底。所以在进行原型件表面处理前，涂覆一层三氯甲烷(又称氯仿)，对这些缺陷加以修复，进行增强处理。
2、对原型件的表面进行涂覆
对经过氯仿增强处理的原型件表面涂覆其它材料，其主要目的是填充快速原型件表面的台阶及微细丝材间隙。对该材料的要求是：对ABS材料有一定附着力，不易脱落，但又不能对基体ABS塑料产生溶解侵蚀；材料比ABS稍硬，有利于增强基体，质地致密细腻，便于打磨成光滑的表面；能附着硝基油漆，但不能产生溶蚀；固化时间短；固化后收缩小，不会使原型件变形；对人体安全。经多方研究试验，选用了法国AXSON公司的F23树脂。F23是一种双组份(基料+固化剂)，常温固化的材料，完全固化时间45分钟。固化后为白色，能达到上述对覆模材料提出的要求，使用效果良好。
3、对原型件的表面进行粗抛
待FDM原型件表面涂覆的F23完全固化后，先后用600目和1000目的水磨砂纸打磨原型件表面，直至其表面无明显划痕。
4、表面喷涂
将粗抛好的原型件放在烘箱内去处水分后，用二甲苯稀释后的硝基底漆喷涂原型件表面。
5、精抛
如果要复模的样件是如车灯配光镜等透明零件，还需对原型进行进一步的精抛。
6硅胶模具制作与零件浇注
以处理后的FDM快速原型件为样本，制造硅胶模具，浇注样件。硅胶模具的制造及零件的真空浇注与一般的工艺相同。
产品样件制造是新产品开发中的一个重要环节，对产品的开发进程有决定性影响，本发明内容涉及一种产品样件的快速制造技术与工艺，能加快产品开发中的样件制造，具有重要的工程实用价值和显著的经济效益。
具体实施方式：
下面结合一个轿车侧灯配光镜样件的复模处理过程，对本发明的具体实施工艺方法做进一步的描述：
1.在CAD数据的直接驱动下采用熔融沉积制造(FDM)工艺，用ABS工程塑料制作轿车侧灯配光镜的快速原型件。
2.对FDM原型件的基体进行氯仿增强处理。在FDM原型底表面涂覆一层三氯甲烷(又称氯仿)，由于三氯甲烷对ABS材料具有融解作用，涂覆时要尽量均匀，不应在表面有沉积。涂覆完毕后，用直径约为5mm的圆头工具，将松散部分的丝材压实。这样的处理一方面使缺陷部分与机体结合紧密，不至于影响后续处理，另一方面也增强了原型件的整体强度，减少硅胶脱模时原型的断裂损坏。上述处理完成后，将原型件置于60～70℃的烘箱内放置30分钟左右，使三氯甲烷充分的渗透入原型机体，同时使残留的三氯甲烷充分挥发。
3.对经氯仿增强处理后的FDM原型件涂覆F23树脂。
1)配料。根据涂覆表面的大小，按5∶1的比例取F23树脂的基料和固化
剂若干，为了降低粘度，增加渗透力，并增长涂覆操作时间，再取树
脂总量20～30％左右的二甲苯。将三种原料分别放在三只容器内置于
真空注型机中，在真空环境下脱泡10分钟，然后将三者搅拌均匀混合
备用。
2)涂覆。用竹片或硬橡胶的窄条薄片，将混合均匀的F23刮涂于FDM快
速原型件表面，涂覆厚度要尽量均匀，从外观上看，填覆FDM层间微
细台阶即可。由于F23双组份混合后的固化速度快，可用时间较短，
最好在5～8分钟时间内，涂覆完所配原料。
4.粗抛。待FDM原型表面涂覆的F23完全固化后，对FDM原型件表面进行粗抛光。先用600目的水磨砂纸打磨原型表面，直至原型表面没有明显的F23树脂凸起；然后在流水下或在浸没原型的水中，用1000目的水磨砂纸，打磨原型表面直到其表面没有明显的划痕。
5.表面喷涂。将粗抛好的原型件置于60℃的烘箱中，并打开烘箱内的风扇，一方面加快原型件表面的水分挥发，同时防止原型受热不均，造成原型件变形。10～15分钟后从烘箱中取出原型件，待完全冷却。将汽车修理用的硝基底漆用二甲苯稀释，二甲苯与底漆的配比约为10∶1，这样可充分保证原型件表面的漆膜厚度均匀。将稀释后的底漆置于气压喷枪内，喷涂于FDM原型件表面，喷涂时，喷枪头要保证与原型件表面保持30～50cm的距离，以保证不冲坏已喷涂在原型件表面的漆膜。如果要复模的是一般的非透明零件，待喷漆挥发干燥后，FDM原型件的处理至此就已完成了。
6.精抛。对本实施例中的车灯配光镜是透明零件，还需对原型件进行进一步的精抛。即待喷漆挥发干燥后，将原型件置于真空注型机内，在真空环境下保持5分钟左右，以使漆膜下的微小气泡破裂暴露，将因气泡爆裂留下的表面小坑用上述二甲苯稀释的硝基底漆填补，干燥后，再用2000目的精细水磨砂纸在水流下打磨抛光，待原型干燥后，用二甲苯与底漆的配比约为15∶1的稀释底漆喷涂原型表面，漆模干燥后，如果原型表面光滑无痕，原型即处理完毕，如果还有细小划痕，可用羊毛抛光毡涂抹抛光剂进一步抛光。
7.硅胶模具制作与零件浇注。以处理后的FDM快速原型件为样本，制造硅胶模具，浇注样件。硅胶模具的制造及零件的真空浇注与一般的工艺相同。
Claims (3)
1.一种熔融沉积制造快速原型覆模技术与工艺，其特征在于该工艺方法包括下述步骤：
1)在CAD数据的直接驱动下采用熔融沉积制造(FDM)工艺，制作快速原型件；
2)在FDM原型底表面涂覆氯仿，涂覆完毕后，用直径约为5mm的圆头工具，将松散部分的丝材压实，将原型件置于60～70℃的烘箱内放置30分钟左右后取出；
3)在经氯仿增强处理后的FDM原型件表面涂覆F23树脂，用竹片或硬橡胶的窄条薄片，将一定比例的二甲苯、F23中基料和固化剂混合的树脂在5～8分钟内，均匀刮涂于FDM快速原型件表面；
4)待FDM原型表面涂覆的F23完全固化后，对FDM原型件表面进行粗抛光，先用600目的水磨砂纸打磨原型表面；然后在流水下或在浸没原型的水中，用1000目的水磨砂纸打磨；
5)将粗抛好的原型件置于60℃的烘箱中，并打开烘箱内的风扇，10～15分钟后从烘箱中取出原型件，待完全冷却后，将汽车修理用的硝基底漆用二甲苯稀释，稀释比例为10∶1，喷涂于FDM原型表面；
6)待喷漆挥发干燥后，将原型件置于真空注型机内，在真空环境下保持5分钟左右，再用上述二甲苯稀释的硝基底漆填补，干燥后，用2000目的精细水磨砂纸在水流下打磨抛光，待原型件干燥后，用二甲苯与底漆的配比约为15∶1的稀释底漆喷涂原型表面，漆模干燥后，如果还有细小划痕，可用羊毛抛光毡涂抹抛光剂进一步抛光；
7)以处理后的FDM快速原型件为样本，制造硅胶模具，浇注样件。
2.根据权利要求1所述的熔融沉积制造快速原型覆模技术与工艺，其特征还在于：F23树脂的基料和固化剂的配比为5∶1，二甲苯的加入量为F23中基料和固化剂总量的20～30％。将三种原料分别放在三只容器内置于真空注型机中，在真空环境下脱泡10分钟，搅拌均匀混合备用。
3.根据权利要求1所述的熔融沉积制造快速原型覆模技术与工艺，其特征还在于：稀释的硝基底漆要置于气压喷枪内，喷涂时，喷枪头距原型件表面保持30～50cm的距离。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB031421792A CN100386189C (zh) | 2003-08-12 | 2003-08-12 | 熔融沉积制造快速原型覆模技术与工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB031421792A CN100386189C (zh) | 2003-08-12 | 2003-08-12 | 熔融沉积制造快速原型覆模技术与工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1486828A true CN1486828A (zh) | 2004-04-07 |
| CN100386189C CN100386189C (zh) | 2008-05-07 |
Family
ID=34155634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB031421792A Expired - Fee Related CN100386189C (zh) | 2003-08-12 | 2003-08-12 | 熔融沉积制造快速原型覆模技术与工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100386189C (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102987969A (zh) * | 2012-12-11 | 2013-03-27 | 金红叶纸业集团有限公司 | 容器及其制造方法以及具有该容器的生活用纸 |
| CN102991861A (zh) * | 2012-12-11 | 2013-03-27 | 金红叶纸业集团有限公司 | 容器及其制造方法以及具有该容器的纸产品 |
| CN105666750A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-06-15 | 路文虎 | 一种基于3d打印技术的浇注件的制备工艺及浇注模具 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1032638A (zh) * | 1987-10-17 | 1989-05-03 | 李义舟 | 带花玻璃钢箱壳及其模具的制造 |
| EP0655317A1 (en) * | 1993-11-03 | 1995-05-31 | Stratasys Inc. | Rapid prototyping method for separating a part from a support structure |
| CN1204277A (zh) * | 1995-09-27 | 1999-01-06 | 3D系统公司 | 局部沉积成型系统中作数据操作和系统控制用的方法和设备 |
| US6270335B2 (en) * | 1995-09-27 | 2001-08-07 | 3D Systems, Inc. | Selective deposition modeling method and apparatus for forming three-dimensional objects and supports |
| CN1166459C (zh) * | 2002-11-21 | 2004-09-15 | 西安交通大学 | 金属喷涂和电刷镀相结合的模具制造方法 |
-
2003
- 2003-08-12 CN CNB031421792A patent/CN100386189C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102987969A (zh) * | 2012-12-11 | 2013-03-27 | 金红叶纸业集团有限公司 | 容器及其制造方法以及具有该容器的生活用纸 |
| CN102991861A (zh) * | 2012-12-11 | 2013-03-27 | 金红叶纸业集团有限公司 | 容器及其制造方法以及具有该容器的纸产品 |
| CN102991861B (zh) * | 2012-12-11 | 2015-05-06 | 金红叶纸业集团有限公司 | 容器及其制造方法以及具有该容器的纸产品 |
| CN105666750A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-06-15 | 路文虎 | 一种基于3d打印技术的浇注件的制备工艺及浇注模具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN100386189C (zh) | 2008-05-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6800324B2 (en) | Plastic components with improved surface appearance and method of making the same | |
| CN105153638B (zh) | 一种玻璃钢及其制作雕塑的方法 | |
| JP2018062169A (ja) | 積層造形システムによって形成された３次元（３ｄ）物体の表面を仕上げるためのシステム及び方法 | |
| CN101081388A (zh) | 一种降低光固化快速原型件表面粗糙度的方法 | |
| Keane et al. | Post-processing methods for 3D printed biopolymers | |
| CN1486828A (zh) | 熔融沉积制造快速原型覆模技术与工艺 | |
| CN102212773A (zh) | 一种热喷涂快速制作钢基模具的方法 | |
| CN101787201A (zh) | 一种可制作a级表面产品的长玻纤增强聚氨酯新工艺 | |
| CN109093898B (zh) | 一种纹路表面复合材料制品模具制作方法 | |
| CN104669510B (zh) | 汽车内外饰的成型工艺及内外饰样品的低压灌注成型工艺 | |
| JP3629640B2 (ja) | 鋳造用崩壊性砂中子の製造方法及びその砂中子 | |
| CN113771272A (zh) | 一种观赏性工艺品的制作方法 | |
| TW202039201A (zh) | 中介模具製作方法 | |
| JPS6144625A (ja) | Ｆ．ｒ．ｐ成形品の製造方法 | |
| EP1825990A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Formkörpers | |
| CN111216331A (zh) | 一种注塑光面及注塑成型工艺 | |
| JPH08156216A (ja) | 石目粒含有表面層を有する人造石製品及びその製造方法 | |
| RU2819935C1 (ru) | Способ производства силиконовой формы для отливки изделий | |
| JPH0436065B2 (zh) | ||
| CN102632617B (zh) | 亚麻布层铺式选择性激光烧结快速成形法 | |
| JP3263116B2 (ja) | 凹凸模様を具備した人造石の製造方法、その方法に使用する型の製造方法及び母型 | |
| JPS5887196A (ja) | 繊維強化熱硬化性樹脂製品の成形に使用する艶消し用薄膜型離型剤 | |
| JP2024121527A (ja) | 樹脂成型品の製造方法および樹脂成型品 | |
| JPS59224328A (ja) | 平滑な塗装下地面を有するｒ−ｒｉｍウレタン樹脂成形品の製造方法 | |
| CN115946337A (zh) | 一种3d打印工艺品模型的工艺流程 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080507 Termination date: 20100812 |