[发明专利]一种改善3D打印光敏树脂模在熔模铸造中胀壳的方法

说明书

本发明公开一种改善3D打印光敏树脂模在熔模铸造中胀壳的方法。所述方法包括在光敏树脂模表面包覆低温蜡以形成均匀蜡层，所述低温蜡为石蜡和硬脂酸的混合物；其中，石蜡含量为80~95wt%，硬脂酸含量为5~20wt%。通过在光敏树脂膜表面包覆均匀蜡层，在高温蒸汽下蜡层处于熔融状态，熔融后的蜡液可以流出模壳或被多孔结构的模壳吸收，从而在光敏树脂模和模壳之间留下间隙，该间隙为光敏树脂模的热膨胀提供缓冲空间，从而减轻对模壳的压力，如此得以改善光敏树脂膜在脱蜡过程中的胀壳问题。

技术领域

本发明属于熔模铸造领域，具体涉及一种改善3D打印光敏树脂模在熔模铸造中胀壳的方法。

背景技术

3D打印也称为快速打印成型(Rapid Prototyping，RP)，是根据增材制造原理实现任意形状零件快速制造的技术。3D打印的快速发展为传统工业生产提供了新思路。将3D打印与传统工业相结合，能有效提高传统工业的生产效率，降低生产时的材料损耗，从而节约生产成本，创造更大的经济效益。SLA成型，也称为光固化立体成型(stereolithographAppearance)，其作为3D打印的一种，是以光敏树脂为原料，在特定波长的紫外光照射下由液态变成固态，由点到线、由线到面逐渐固化成型。SLA成型产品的表面光洁度高、精度高，但强度、韧性等力学性能较差，这限制了SLA成型在工业中的应用。

熔模铸造又称失蜡铸造，在孕育人类文明、推动社会进步、人类认识自然以及改造自然的历史进程中发挥了巨大的基础性作用。熔模铸造的历史可以追溯到四千多年以前，其中埃及、中国和印度是最早的起源国家。现代熔模精密铸造技术在工业生产中的实际应用是在20世纪40年代从美国用其制造航空发动机叶片开始的。当时航空喷气发动机的发展，对制造叶片、叶轮、喷嘴等形状复杂、尺寸精确以及表面光洁的耐热合金构件提出要求。然而耐热合金材料很难机械加工，这导致形状复杂的构件不能或难以用机械加工的方法制造，需要寻找一种新的精密成型方法。于是经过对材料和工艺的一系列改进，并借鉴古代流传下来的失蜡精密铸造，熔模精密铸造在古代工艺的基础上获得重要的发展。熔模铸造同时在汽车、机床、船舶、内燃机、汽轮机、电信仪器、武器、医疗器械、工艺美术品以及刀具等行业中发挥着巨大作用。

然而，3D打印光敏树脂模在传统熔模铸造的脱蜡工艺中，在脱蜡釜进行脱蜡的光敏树脂模的热膨胀系数比模壳材料的热膨胀系数大几个数量级，同时在脱蜡环境下模壳材料中起粘结作用的硅溶胶基本没有强度或者强度很低，从而导致光敏树脂模胀壳，这种现象非常不利于光敏树脂模在熔模铸造中的应用。目前现行技术方案通过改善光敏树脂模打印结构来解决这一难题，例如将光敏树脂模设计为具有薄壁且内部镂空带少许支撑的打印件。这一方法虽然能解决结构简单、形体较小的光敏树脂模的胀壳问题，但是却不适用于结构复杂的光敏树脂模型。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种改善3D打印光敏树脂模在熔模铸造中胀壳的方法。所述方法包括在光敏树脂模表面包覆低温蜡以形成均匀蜡层。该光敏树脂模也可以称为光固化树脂模。通过在光敏树脂膜表面包覆均匀蜡层，在高温蒸汽下蜡层处于熔融状态，熔融后的蜡液可以流出模壳或被多孔结构的模壳吸收，从而在光敏树脂模和模壳之间留下间隙，该间隙为光敏树脂模的热膨胀提供缓冲空间，从而减轻对模壳的压力，如此得以改善光敏树脂膜在脱蜡过程中的胀壳问题。所述方法可用于脱蜡釜的脱蜡工序。

较佳地，所述低温蜡的熔点为55-60℃。在本发明的技术方案中，低温蜡的作用是在脱蜡釜脱蜡的工艺过程中为光敏树脂模与型壳之间提供一个缓冲带，通过蜡的熔融及蜡向型壳内部的渗透，使膨胀系数不匹配的光敏树脂模和型壳在脱蜡过程中能达到不胀壳的效果。基于此，本发明无需蜡提供高强度或者其他性能，而是利用蜡在脱蜡釜中会熔融这一特性，更是考虑到光敏树脂模在浸蜡的过程中，采用熔点低的低温蜡组合可以尽量降低光敏树脂模的受热膨胀或变形，在较低的温度下实现包裹蜡。如果使用中温蜡制备该蜡层，例如蜡的熔点在120℃以上，则可能导致光敏树脂模变形。