【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种生产用于在冷铸造方法或层压方法中生产复杂构件的增材制造的铸造模具的方法。
技术介绍
1、计算机辅助方法使建筑师和工程师能够设计由例如具有高度几何复杂性的混凝土制成的复杂构件。由于制造成本高或无法使用传统制造方法和工具进行制造，这些设计的实际实施常常失败。
2、增材制造允许通过增材制造成形构件(随后是铸造模具或有时是模版)来由例如混凝土等建筑材料生产复杂构件，而不是通过数控铣床加工或用木材或塑料手工加工。
3、增材制造在模具制造中的应用是众所周知的。3d打印机使用粘合剂喷射方法为铸造厂制作砂模，以生产复杂的机器构件。例如，wo 2011/021080 a2描述了建筑行业中的粘合剂喷射方法。
4、在此可以使用多种增材方法。事实证明，基于粉末床的方法(粘合剂喷射)和基于挤出的方法对于生产此类模具最有利。来自voxeljet ag的ep 3 174 651 b1描述了使用基于粉末床的方法生产这种铸造模具，该方法也称为粘合剂喷射。在此过程中，粉末状原材料在选定的点与粘合剂(“binder”)粘合。在此方法中，通过根据3d数据(例如cad数据)计算为每个单独层创建的几何形状，逐层构建工件。然后将一层粉末或颗粒施加到高度可调的工作台上，并使用打印头在形成工件一部分的点处粘合到粘合剂上。然后将工作台降低一层厚度并涂上一层新的粉末。重复此过程，直到工件完全形成，然后工件完全被周围的粉末隐藏。然后将多余的粉末返回以供进一步使用，将工件从打印机中取出并清除粉末残留物。通过这种方式，也可以生产建筑行
5、ep 3 174 651 b1描述了这些铸造模具由预先涂覆有活化剂组分的砂制成，并且选择性地与合成树脂(通常是酚醛树脂)结合，因为活化剂组分和合成树脂形成聚合物。所得铸造模具具有孔隙，因此需要先涂上铸型涂料，然后再涂上pu、环氧树脂、聚酯等塑料基密封剂，以便在建筑中用作模版。这种多步骤的过程包括打印模版、清除模版上的松散颗粒材料、施加铸型涂料以封闭孔隙，以便混凝土压力不会迫使密封剂进入孔隙，以及施加密封剂本身，这是非常复杂的。此外，在工艺步骤之间必须遵守一定的停机时间和休息时间。由于使用昂贵的合成树脂作为粘合剂以及塑料涂层作为密封剂，重砂模版在使用后成为危险废物，并且必须以复杂且昂贵的方式进行处理。由于砂是铸造模具的主要成分，因此非常重，因此难以处理。因此，需要特殊的起重装置来进行锚定、提升、移动和放下。
6、其他现有技术文献包括例如de 10 2017 009 742 a1，其描述了通过粉末基层构造方法生产的水溶性模具。该方法与ep 3 174 651 b1中描述的方法类似，但使用水溶性塑料作为粘合剂。例如，使用石英砂作为水不溶性组分。该方法优选用于具有侧凹的复杂几何形状。使用这种粘合剂可以生产强度为0.8-1.5n/mm2的构件。随后的烘箱处理可将强度提高至＞2n/mm2。由于使用成本密集的塑料基粘合剂和砂作为高重量的颗粒材料，并且由于模具的强度低，所以该方法也不经济。此外，还需要较长的停机时间和烘箱处理。粘合剂溶解后，砂可以重复使用，但必须首先完全除去粘合剂和污垢，然后干燥。溶解在水中的粘合剂必须单独处理。
7、de 10 2016 119 365 a1描述了一种由塑料打印的模块化模版系统，其中至少面向混凝土的表面由分层施加和硬化的塑料组成。模块化的单个模具由可重复使用的基础支架和可拆卸、可回收的塑料组成，塑料也可以是水溶性的。模版由塑料丝通过挤出方法制成，由于打印头数量有限，生产大体积模制品的过程很漫长。此外，使用挤出方法会留下凹槽表面，需要付出相当大的努力才能平滑，或者打印的层厚度如此地薄，使得生产速度更慢。使用塑料生产大量构件成本高昂，因为回收需要去除壳板油、混凝土残留物、水泥浆、灰尘颗粒等污染物。由于基础支架可重复使用，模具结构与基础支架的规格相关，这可以被视为生产中的限制，并且与增材制造的基本原则(每个构件的形状完全自由)相矛盾。
8、ep 2 961 581 b1描述了由各种材料增材制造的多孔水溶性铸造模具的生产。使用后，将模具溶解在温控水浴或高压釜中，并将防水壳皮从铸造构件上洗掉。该方法的缺点是其不经济性。每个模版只能使用一次。还需要大量的水来溶解模版。水在使用后必须进行处理，并且必须过滤掉水中溶解的物质。
9、us2015/315399 a1描述了由含有氧化镁的水泥和酸添加剂组成的可溶性粘合剂的粉末混合物。该混合物还含有非反应性陶瓷填料。粉末中添加了酸添加剂，因此粉末始终具有反应性，并且可能因湿度而发生结块和反应。压力流体由高达50％的溶剂和酸性添加剂组成。
10、us2011/7177188 a1描述了一种用于3d打印粘合剂喷射的粉末混合物，以便生产用于铸铁的3d打印模具。粉末混合物由粘合剂、砂和促进剂组成。使用水泥，优选波特兰水泥或火山灰水泥或粉煤灰作为粘合剂。水泥本身可能含有石灰和碱性氧化物。反应性碱性氧化物是：氧化钙、氧化镁或氧化锌。可溶性硅酸盐，例如水玻璃作为促进剂存在。波特兰水泥和氧化镁的混合物受到严格的审视。如果水泥中氧化镁含量过多，就会形成氧化镁，从而破坏硬化结构。例如，在建筑中禁止使用钠水玻璃。
11、de 3 506 555 a1描述了基于氧化镁作为粘合剂和硫酸镁作为促进剂的研钵状物质的生产。木片等生物材料被用作骨料。直到20世纪50年代，氧化镁一直用于制造地板。在此，混合物中添加了木屑、锯末等，使地板的脚感温暖。人们希望硫酸镁的刺激能够带来更好的耐水性。
12、de 2 922 815 a1涉及通过添加硅酸乙酯来提高氧化镁的耐水性的想法。
13、cn 110342898 a描述了氧化镁和硫酸镁作为3d打印粘合剂的用途。使用滑石粉和白云石粉作为骨料。文献中将滑石和白云石描述为可以轻松与mgo结合的添加剂。
技术实现思路
1、现有技术中已知的缺点使得增材制造的铸造模具在例如建筑工业或造船业中的使用不切实际，因为这种铸造模具要么由于复杂的生产而不经济，要么由于大的质量而引起问题。另外，现有技术中的铸造模具通常只能使用一次，然后必须花费很大的费用进行处理。
2、因此，本专利技术的目的是提供一种减少这些缺点的制造铸造模具的方法以及铸造模具本身。
3、所述目的通过一种生产用于在冷铸造方法或层压方法中生产构件的增材制造的铸造模具的方法来解决，该方法包括以下步骤：
4、a)确定铸造模具的三维结构，
5、b)提供混合物，其中所述混合物包含粉状粘合剂和粉状骨料，
6、c)提供包含氯化镁或硫酸镁的水溶液的压力流体，
7、d)将一层混合物施加到支架上，
8、e)仅将压力流体施加到混合物中将形成铸造模具一部分的那部分上，
9、f)将另一层混合物施加到前一层混合物上，
10、g)仅将压力流体施加到混合物中将形成铸造模具一部分的那部分上，
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【技术保护点】
1.一种生产用于在冷铸造方法或层压方法中生产构件的增材制造的铸造模具的方法，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，混合物还包括填料。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，混合物包括：
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，粘合剂包括氧化钙、水泥、硫酸钙、氧化镁、粘土、火山灰或其混合物。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，粘合剂包括氧化镁。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，骨料具有50kg/m3至1400kg/m3的密度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，骨料包括膨胀粘土、膨胀珍珠岩、膨胀云母、膨胀玻璃、膨胀板岩、浮石、木片、火山石泡沫熔岩、锅炉砂、烧结硬煤粉煤灰或者由加气混凝土、气凝胶、砖建筑材料制成的回收或废弃建筑材料或者其混合物。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，骨料具有不同的粒度，优选具有颗粒混合物为0.2＜q＜0.7的理想筛分曲线A(d)＝(d/dmax)
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，填料包括面粉颗粒、甲基纤维素、膨润土或其组合。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，压力流体具有至少30重量％、优选45至55重量％的氯化镁浓度或硫酸镁浓度。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，壳皮包含热固性材料，优选聚氨酯或环氧树脂、不饱和聚酯树脂或酚醛塑料。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，从用过的铸造模具获得粘合剂和骨料的混合物，所述铸造模具特别是先前根据权利要求1至11中任一项所述的方法生产的铸造模具，其中首先从用过的铸造模具中去除壳皮，然后将铸造模具在没有壳皮的情况下重新煅烧并破碎。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法利用3D打印机来执行。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，3D打印机具有控制装置，其中铸造模具的三维结构被输入到控制装置中，其中3D打印机包括：
15.一种用于生产构件的方法，其中首先以根据权利要求1至14中任一项所述的方法提供铸造模具，然后将材料浇注或层压到所提供的铸造模具中并且硬化。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，材料为混凝土。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，材料选自：无机可浇注且可层压材料，例如石膏、陶瓷材料、粘土、黏土、纤维水泥，以及有机可浇注且可层压材料，例如聚氨酯和环氧浇注树脂、有机硅、玻璃纤维增强塑料和碳纤维增强塑料。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其特征在于，压力流体包括氯化镁的水溶液，优选是氯化镁的水溶液。
19.一种用于打印三维铸造模具的3D打印机，其中3D打印机包括：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种生产用于在冷铸造方法或层压方法中生产构件的增材制造的铸造模具的方法，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，混合物还包括填料。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，混合物包括：
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，粘合剂包括氧化钙、水泥、硫酸钙、氧化镁、粘土、火山灰或其混合物。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，粘合剂包括氧化镁。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，骨料具有50kg/m3至1400kg/m3的密度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，骨料包括膨胀粘土、膨胀珍珠岩、膨胀云母、膨胀玻璃、膨胀板岩、浮石、木片、火山石泡沫熔岩、锅炉砂、烧结硬煤粉煤灰或者由加气混凝土、气凝胶、砖建筑材料制成的回收或废弃建筑材料或者其混合物。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，骨料具有不同的粒度，优选具有颗粒混合物为0.2＜q＜0.7的理想筛分曲线a(d)＝(d/dmax)q的粒度分布。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，填料包括面粉颗粒、甲基纤维素、膨润土或其组合。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，压力流体具有至少30重量％、优选45至55重量％的氯化镁浓度或硫酸镁浓度。
11.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔治·布雷滕伯格，
申请(专利权)人：帕拉斯特有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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