增材制作技能在電子燒結模具制作方面的使用狀況
增材制作技能在電子燒結模具制作方面的使用狀況:
1.SLA與電子燒結模具快速制作
在電子燒結模具直接制作方面,Corcione等以氧化硅/ 光敏樹脂混合漿料為成形資料,選用SLA技能直接固化漿料來制作鑄型生坯,經干燥和燒結取得陶瓷鑄型,并鑄造鋁材零件;Bae等使用SLA技能固化氧化硅/丙烯酸酯單體的混合漿料,完成燃氣輪機葉片的型芯/型殼一體化陶瓷鑄型電子燒結模具的快速制作。這些制模方法工藝簡略,但制作的電子燒結模具收縮過大、精度不高,同時由于漿料沉積導致致密度不均勻。
目前,SLA技能廣泛使用于電子燒結模具的直接制作進程中。美國3D Systems公司推出了Quick CasTIng工藝來制作熔模鑄造用陶瓷鑄型,首要工藝進程為:使用SLA工藝制作樹脂原型→在原型外涂掛陶瓷漿料→在高溫爐內進行脫脂和焙燒后得到陶瓷鑄型。
3D Systems公司還推出了用于制作金屬電子燒結模具的Keltool工藝,其工藝進程為:制作SLA原型→翻制硅膠電子燒結模具→在硅膠電子燒結模具內填充工具鋼粉末及粘接劑→脫脂和滲銅→電子燒結模具。Grolman等以SL原型為母模,以環氧樹脂為電子燒結模具資料,翻制飲料瓶成形用吹塑電子燒結模具。
Beal等首先制作SL電子燒結模具型殼,并在其內填充混有鋁顆粒的環氧樹脂,完成金屬粉末打針電子燒結模具的快速制作。西安交通大學研究人員首先選用SLA技能制作某雜亂航空零件熔模鑄造用壓蠟電子燒結模具的型殼,其包含了上下模、活塊1和活塊2的型殼,如圖2(a)所示;然后在型殼內澆注金屬樹脂漿料,經固化后制備出包含上下模、活塊1和活塊2的壓蠟電子燒結模具如2(b)所示;
圖2(c)為壓制的蠟型和熔模鑄造成形的金屬零件。比較SL直接制模方法,SLA直接制模方法在實用化方面占有優勢,但因增加電子燒結模具翻制工藝,導致工藝雜亂及電子燒結模具精度操控難度大。此外,使用原型翻制的環氧樹脂等軟材電子燒結模具,其耐磨和散熱功能較差。