3D打印机在熔模铸造中的应用
摘要：为了实现3D打印机在熔模铸造众的应用，我们小组经过反复实践最终设计出一款可以实现直接打印蜡模材料的3D打印机，打印出的蜡模可直接应用于熔模铸造的原型蜡模以节约熔模铸造的成本和加工时间。本文主要介绍3D打印机的工作原理及打印石蜡模型的过程，并以佛像为例利用Autodesk Inventor进行三维建模，拟定出蜡模草图以及工作步骤，以确定3D打印机可以正常工作并保证误差在允许范围内。最终完成一款真正可应用于生产蜡模的3D打印机。
关键词：3D打印机；Autodesk Inventor；熔模铸造
目录
第一章 绪论 1
1.1 3D打印机在熔模铸造中的应用的背景及意义 1
1.2 3D打印机国内外发展的现状 1
第二章 本小组所设计的3D打印机 2
2.1 本小组设计的3D打印机介绍 2
第三章 3D打印机打印蜡模的概念 4
3.1 3D打印机概念 4
3.2 3D打印机原理技术 4
3.3 3D打印机打印过程 5
3.3.1 三维设计 5
3.3.2 切片处理 5
3.3.3 完成打印 6
3.4 现有失蜡铸造蜡模制造技术 6
3.4.1 熔模铸造发展史 6
3.4.2 现状 7
3.4.3 原料选取 7
3.4.4 压型 7
3.5 3D打印蜡模 8
3.6 3D打印蜡原料的准备 8
第四章 蜡模三维建模 9
4.1 软件选用 9
4.2 蜡模结构分析 10
4.3 佛像蜡模三维设计 11
第五章 蜡模加工工艺方案 14
5.1 蜡模的工艺性分析 14
5.2 蜡模表面粗糙度及公差的解决方案 15
第六章 蜡模加工程序生成 16
6.1 蜡模加工程序概述 16
6.2 蜡模的程序编制方法 17
第七章 结论 21
参考文献 23
附件 24
第一章 绪论
1.1 3D打印机在熔模铸造中的应用的背景及意义
熔模铸造技术发展至今已经非常成熟，同时也遇到很多瓶颈，弊端也慢慢展现，在很多领域中有很多不足之处。这些缺陷体现在传统行业中非常明显，例如汽车和机械制造等行业。大部分生产相对复杂的零件时，需要及时开发（研发创新）或以很小的单位批量生产。其要求就是要生产商做到快速高效，比如FEAD（放置在汽车发动机前端的驱动附件系统）起到支撑作用的架子，带有复杂曲面的箱体或其他用于传输动力的设备等。
3D打印机的出现很好地解决了这些问题，3D打印是一种新型的快速成型技术，发源于美国，现在已经被全球所有工业大国所重视。通常应用于模具制造、工业设计等领域。3D打印机发展至今基本以一种数字技术为核心的打印机来实现3D打印的，期初只是应用于制造模型，后来发展为直接制造商品。很多西方国家开始使用3D打印机直接生产重要零件，这项技术曾有报道称：直接打印出枪械。在奢侈品、牙科和医疗生产、地理信息系统、鞋类、建筑、汽车、航天航空、教育、工业设计、土木工程、等很多领域均有所应用。3D打印以工4.0核心技术之一的地位，在智能生产上有杰出的贡献。
1.2 3D打印机国内外发展的现状
德国工具钢制造企业Schmolz+Bickenbach Guss公司铸造经理Thomas Peipp说：“问题是即时生产所需的蜡模需要昂贵的注塑模具和注蜡机，而当用于新产品开发或小批量的产品制造时，这些模具会变得昂贵而费时，从而导致单位产品的制造成本居高不下。”于是Schmolz+Bickenbach转向使用3D打印技术来制造这些复杂的零件。他们选择了同在德国Augsburg的现代3D打印机制造商voxeljet的产品帮助公司快速产铸造模具，降低制造成本。
中国的3D打印技术尽管在某些特定领域取得了国际领先地位，但整体而言和美国仍有较大差距。从3D打印设备的生产数量来看，全球累计销售的3D打印机，其中近四分之三为美国制造，而中国制造的3D打印设备仅占3.6%；从3D打印设备的保有量来看，美国仍以将近40%的占比遥遥领先，德国和日本也分别占有10%的份额，而中国的占比仍不足9%。中国的3D打印产业尚处于发展的初级阶段，产业资源“小而散”、产业化程度不高等问题。但作为全球制造业第一大国和人口第一大国，不论是工业应用还是个人消费，其增长潜力都得到了国内外专家与企业界的一致认可。在最重要的工业应用方面，中国目前生产的3D打印设备基本都停留在可展示的产品原型制作上。而且由于打印的效果不能满足功能的需求，还需要大量的后期人工处理才能最终完成，不能体现3D打印最根本的优势。更不用说能打印出功能性模型产品，直接应用于传统工业的工艺流程中，从根本上利用3D打印的新技术提升传统工业工艺流程的效率，降低成本。
参考文献
[1] 中国铸造协会编.熔模铸造手册.机械工业出版社，2010
[2] 邓宏运，阴世河主编.消失模铸造及实型铸造技术手册.机械工业出版社，2012
[3] 中文版3ds Max 2011 完全自学手册.兵器工业出版社，2011
[4] 张伟中,姜晓强,徐安林编.数控原理与系统.人民邮电出版社，2012
[5] 程晨译.解析3D打印机3D打印机的科学与艺术.机械工业出版社，2012
[6] Bre Pettis编，Magicfirm MBot组译.爱上3D打印机.人民邮电出版社，2014
[7] 徐旺编.三维打印从平面到立体.清华大学出版社，2013
[8] 中国机械工程学会铸造分会.铸造手册：第5卷铸造工艺［M］.2版.北京：机械工业出版社，2005.
[9] 曹瑜强.铸造工艺及设备［M］.2版.北京：机械工业出版社，2008.
[10] 李魁盛，马顺龙，王怀林.典型铸件工艺设计实例［M］. 北京：机械工业出版社，2008.
[11] 中国铸造协会.铸造技术应用手册：第4卷铸造工艺及造型材料［M］.中国电力出版社,2011.
附件
三维设计模型 1份
蜡膜佛像三维设计模型stl格式 1份
蜡模佛像加工程序 1份
注：任务成果刻盘
