基于3D打印技術的分層凝膠注模制造工藝

劉恩辰，葛動元，羅信武

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基于3D打印技術的分層凝膠注模制造工藝

劉恩辰，葛動元，羅信武

(廣西科技大學 機械工程學院，廣西 柳州，545006)

針對在凝膠注模工藝中固相體積分數高的料漿因流動性而應用受限的情況，提出基于3D打印技術的分層凝膠注模制造工藝；采用3D打印技術分層在線制備模具，同步進行料漿的填充，以實現料漿的無流動填充或短距離填充。研究結果表明：上切面模具和豎直模具的腔體全部為無流動注模區域，下切面模具的腔體既包含無流動注模區域，也包含短距離流動注模區域；在下切面模具中，最大注模流動距離和模具分層厚度呈正相關，與模具的切片面角度呈負相關；當設定最大流動距離小于10 mm時，15°夾角和75°夾角模具對應的最大分層厚度分別為2.68 和37.30 mm。

凝膠注模；3D打印；成型技術

20世紀 90 年代，JANNEY[1]將傳統的陶瓷工藝與聚合物化學結合起來，提出了一種新型陶瓷成型技術即凝膠注模成型技術。其技術原理如下：將陶瓷粉末懸浮于能夠交聯聚合的有機單體溶液，形成流動性優異的料漿，加入適量催化劑和引發劑后，排氣注入模具中，料漿中的有機單體在催化劑和引發劑作用下，發生聚合固化，形成由高分子網絡定型的陶瓷基坯體，經干燥、排膠、燒結后，得到致密的陶瓷產品。該技術能夠實現復雜形狀陶瓷件的高品質近凈成型[2]。JURGEN[3]將該技術拓展到金屬結構件的制作，并成功制備出形狀復雜的不銹鋼葉輪，該葉輪的微觀結構及力學性能優良，可媲美傳統工藝所制備的粉末冶金件。……