[发明专利]可实现芯骨功能的砂型三维打印设备的工作方法

说明书

本发明属于砂型三维打印机领域，特别是一种可实现芯骨功能的砂型三维打印设备的工作方法，包括供料装置、铺砂装置、扫描装置、工作台和中央控制器，扫描装置包括第一喷头和第一墨盒，第一墨盒通过第一送墨管道与第一储墨罐连接，扫描装置还包括第二喷头和第二墨盒，第二喷头与第二墨盒连接，第二墨盒通过第二送墨管道与第二储墨罐连接，第二喷头、第二墨盒分别与第一喷头、第一墨盒并排固定在支架上，支架与导轨连接。本发明在3D打印过程中实现了芯骨功能，大幅度提高了砂型强度，并且能够打印更大尺寸的砂型，拓宽了砂型3D打印机的适用范围，便于3D打印技术的推广和应用。

技术领域

本发明属于砂型三维打印机领域，特别是一种可实现芯骨功能的砂型三维打印设备的工作方法。

背景技术

目前，砂型3D打印设备大都是基于微滴喷射原理来制备砂型的，成形过程中主要是通过喷头喷射粘结剂(树脂、水玻璃等)到预混了固化剂的型砂表面，然后使砂粒粘结固化成所需的砂型，而这种利用3D打印技术制备的砂型在强度方面低于传统手工制造的砂型，其主要原因是，3D打印过程中无法实现添加芯骨，因此导致砂型强度不足。

芯骨俗称“泥芯骨”、“芯铁”，是一种金属制骨架，铸造中用以安置在型芯内以提高型芯的强度和刚度；传统砂型铸造所用的芯骨，是人工制作的，芯骨做好后，再填混合了树脂和固化剂的型砂，待型砂中的树脂和固化剂反应后，型砂硬化成型，由于中间芯骨的支撑作用，所得砂型的强度非常好，一般大型砂型都需要制作芯骨，否则砂型非常容易断裂。

由于砂型3D打印时不可能把预先做好的芯骨放进来，因此一旦打印尺寸大的砂型时，该砂型在搬运过程中容易开裂，不但造成了浪费，而且要重新做一个既费时又费料。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种可实现芯骨功能的砂型三维打印设备的工作方法，在3D打印过程中实现了芯骨功能，使砂型强度大幅度提高，并且能够打印更大尺寸砂型，拓宽了砂型3D打印机的适用范围。本发明是通过如下技术方案实现的：

一种可实现芯骨功能的砂型三维打印设备，包括供料装置、铺砂装置、扫描装置、工作台和中央控制器，扫描装置包括第一喷头和第一墨盒，第一墨盒通过第一送墨管道与第一储墨罐连接，扫描装置还包括第二喷头和第二墨盒，第二喷头与所述第二墨盒连接，第二墨盒通过第二送墨管道与第二储墨罐连接，第二喷头、第二墨盒分别与第一喷头、第一墨盒并排固定在支架上，支架与导轨连接。

一种可实现芯骨功能的砂型三维打印设备的工作方法，包括如下步骤：

步骤一、利用常规建模软件建立所要打印的砂型的三维模型A，然后使用三维图形切片算法将模型A切片成N个二维图形，标记为L_i(1≤i≤N)；设模型A的高度为H，打印层厚为h，那么N＝H/h，如果除不尽时向下取整；

步骤二、使用平面多边形缩放算法将二维图形L_i(1≤i≤N)按比例x(x1)缩小，得到缩小的二维图形，即为芯部l_i(1≤i≤N)，二维图形L_i(1≤i≤N)除去芯部l_i(1≤i≤N)的部分即为外壳w_i(1≤i≤N)；分别对N个二维图形进行上述处理，即可得出整个砂型的三维模型A的芯部和外壳；

步骤三、将铸造用原砂与固化剂按比例混匀后倒入储砂箱中，在第一储墨罐放置第一粘结剂，在第二储墨罐放置第二粘结剂；

步骤四、输入打印层厚和模型位置，然后开始打印；

步骤五、铺砂装置进行铺砂打底；

步骤六、扫描装置进行扫描打印，控制系统控制支架移动，在此过程中，第一喷头喷射第一粘结剂，第二喷头喷射第二粘结剂，完成一层打印后，支架回到起点；

步骤七、控制系统控制工作台下降一个层厚，铺砂装置进行铺砂；