《增材制造 立體光固化成形陶瓷型芯制備技術(shù)規(guī)范》征求意見稿

1T/CASMESXXXX—2024增材制造立體光固化成形陶瓷型芯制備技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了增材制造立體光固化成形陶瓷型芯（以下簡稱“陶瓷型芯”）制備的一般要求、制備流程、質(zhì)量檢驗(yàn)和技術(shù)資料交付。本文件適用于采用立體光固化技術(shù)制備陶瓷型芯的過程控制。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB14554惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB25493以激光為加工能量的快速成形機(jī)床安全防護(hù)技術(shù)要求GB/T35351增材制造術(shù)語GB/T35352增材制造文件格式GB/T37698增材制造設(shè)計要求、指南和建議GB∕T39331—2020增材制造數(shù)據(jù)處理通則GB/T43481增材制造三維工藝模型數(shù)據(jù)質(zhì)量要求JB/T14627—2023增材制造點(diǎn)光源立體光固化工藝規(guī)范HB5353熔模鑄造陶瓷型芯性能試驗(yàn)方法3術(shù)語和定義GB/T35351、GB/T39331界定的術(shù)語和定義適用于本文件。4一般要求4.1人員4.1.1陶瓷型芯制備人員應(yīng)具有相關(guān)工藝基礎(chǔ)知識，熟悉相關(guān)設(shè)備操作，掌握完整制備工藝操作流程。4.1.2設(shè)備操作人員應(yīng)經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)、考核，取得資格證后方可上崗。4.1.3陶瓷型芯制備過程中，操作人員應(yīng)按規(guī)定正確佩戴勞保用品。4.2儀器設(shè)備4.2.1陶瓷型芯制備所用測量儀器應(yīng)定期進(jìn)行校驗(yàn)。4.2.2所用設(shè)備應(yīng)按照設(shè)備手冊及相關(guān)設(shè)備要求進(jìn)行安裝調(diào)試、使用及維護(hù)保養(yǎng)，確保設(shè)備使用時的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。4.2.3光固化增材制造設(shè)備應(yīng)能夠滿足工藝參數(shù)的調(diào)整需要，能在設(shè)定的參數(shù)下穩(wěn)定地工作，并在成形周期內(nèi)保持完好狀態(tài)。4.2.4光固化增材制造設(shè)備打印幅面應(yīng)不小于80mm×80mm，打印高度應(yīng)不小于120mm；打印層厚應(yīng)在25um～200um內(nèi)可調(diào)。2T/CASMESXXXX—20244.2.5光固化增材制造設(shè)備激光器波長為355nm～405nm。4.2.6光固化增材制造設(shè)備應(yīng)配有加熱裝置對型芯漿料進(jìn)行加熱保溫，加熱溫度30℃~80℃。4.2.7光固化增材制造設(shè)備軟件、系統(tǒng)開放可調(diào)，包括但不限于激光輸出功率、掃描路徑、掃描速度、曝光時間、掃描方式、不同圖形補(bǔ)償方式、輪廓補(bǔ)償值、掃描補(bǔ)償值，以充分適配不同復(fù)雜結(jié)構(gòu)陶瓷型芯的材料性能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確保打印成形精度。4.3原材料4.3.1原材料在首次使用、供方變更及生產(chǎn)過程中主要工藝方法和主要設(shè)備變更的情況下，均應(yīng)進(jìn)行工藝驗(yàn)證和首件檢查，應(yīng)按照HB5353的規(guī)定進(jìn)行型芯標(biāo)準(zhǔn)樣件檢測，性能達(dá)標(biāo)后方可使用。4.3.2原材料應(yīng)按照貯存條件存放，并經(jīng)檢驗(yàn)合格且在有效期內(nèi)。4.4環(huán)保與安全4.4.1增材制造陶瓷型芯光固化成形過程中產(chǎn)生的污染物排放應(yīng)符合GB14554的規(guī)定。4.4.2光固化增材制造設(shè)備的安全防護(hù)應(yīng)符合GB25493的相關(guān)規(guī)定。4.4.3光固化增材制造設(shè)備區(qū)域及陶瓷型芯處理區(qū)域應(yīng)采用不含紫外光的照明設(shè)備。4.4.4光固化增材制造設(shè)備所用激光器輸出的光束包含有可見的和不可見的輻射，對人眼有害，禁止直視激光光束。4.4.5光固化增材制造設(shè)備區(qū)域嚴(yán)禁放置易燃易爆物品，也不允許放置揮發(fā)性溶劑如酒精、丙酮、汽油等。4.4.6光固化增材制造設(shè)備區(qū)域及增材制造陶瓷型芯處理區(qū)域溫度應(yīng)保持在20℃~25℃,相對濕度應(yīng)不超過50％。5制備流程5.1漿料制備應(yīng)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和工藝文件要求制備陶瓷型芯增材制造光固化成形所用漿料,漿料特性應(yīng)符合表1的規(guī)定。表1漿料特性要求0.8Pa.s～8.2Pa.s≤±3%—≥50vol.%—5.2模型設(shè)計5.2.1一般要求模型設(shè)計應(yīng)符合GB/T37698的規(guī)定。5.2.2模型格式3T/CASMESXXXX—2024應(yīng)包括陶瓷型芯素坯表面完整的三角形網(wǎng)格信息，還可包括陶瓷型芯素坯的材料、結(jié)構(gòu)等信息，并按GB/T35352的規(guī)定，將信息存儲為STL格式文件或AMF格式文件或XT格式文件或IGS格式文件或STP格式文件。5.2.3薄壁厚度尺寸及精度設(shè)計基于光固化增材制造成形精度要求，陶瓷型芯最小壁厚宜不小于0.2mm，尺寸精度宜不低于±0.04mm。5.2.4最小圓柱尺寸及精度設(shè)計基于光固化增材制造成形精度要求，陶瓷型芯的最小圓柱直徑宜不小于0.4mm，尺寸精度宜不低于±0.04mm。5.2.5最小孔尺寸及精度設(shè)計基于光固化增材制造成形精度及后處理要求，陶瓷型芯的最小孔直徑宜不小于0.3mm，尺寸精度宜不低于±0.04mm。5.2.6支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計為了防止陶瓷型芯脫脂燒結(jié)過程中出現(xiàn)變形等缺陷問題，宜設(shè)計與型芯薄壁結(jié)構(gòu)過渡的支撐托，支撐托的壁厚如圖1所示，按公式（1）進(jìn)行計算。圖1型芯截面壁厚示意圖式中：）；）；A—增材制造陶瓷型芯支撐托設(shè)計系數(shù)，宜根據(jù)型芯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)取值0.5～1.5。5.3數(shù)據(jù)處理5.3.1模型的數(shù)據(jù)處理流程應(yīng)符合GB/T39331—2020中第4章的規(guī)定。5.3.2切片處理之前，應(yīng)該進(jìn)行模型數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查，數(shù)據(jù)質(zhì)量應(yīng)滿足GB/T43481的規(guī)定。5.3.3切片分層處理時，根據(jù)光固化設(shè)備參數(shù)，選擇合適的切片厚度，預(yù)判成形時間，形成成形文件。5.4參數(shù)設(shè)定4T/CASMESXXXX—2024工藝參數(shù)設(shè)定應(yīng)符合表2的規(guī)定。表2工藝參數(shù)5.5光固化成形5.5.1光固化成形流程應(yīng)符合JB/T14627—2023中6.5的規(guī)定。5.5.2光固化成形結(jié)束后，應(yīng)對成形素坯進(jìn)行初檢。目視檢查素坯，外表不應(yīng)有變形、錯層、缺失等缺陷。5.6后處理5.6.1素坯清洗5.6.1.1應(yīng)選用與未固化的殘余漿料中樹脂兼容的無揮發(fā)性、無味的安全環(huán)保有機(jī)類清洗劑對素坯進(jìn)行清洗，直至素坯表面與內(nèi)部無殘留漿料。5.6.1.2在選擇清洗劑時，應(yīng)考慮產(chǎn)品的安全性、環(huán)保性、揮發(fā)性、清洗效果以及是否兼容有機(jī)樹脂體系等因素。5.6.2素坯脫脂5.6.2.1氧化物類陶瓷型芯宜在空氣氣氛下脫脂，非氧化物類陶瓷型芯宜在惰性氣體氣氛下脫脂，不同壁厚陶瓷型芯的脫脂參考壓力值見表3。表3不同壁厚陶瓷型芯脫脂參考壓力值05.6.2.2將素坯宜按表4的規(guī)定由室溫先升溫、后降溫進(jìn)行脫脂處理。表4脫脂處理℃h-5.6.3陶瓷型芯燒結(jié)5T/CASMESXXXX—20245.6.3.1不同壁厚陶瓷型芯的燒結(jié)參考壓力值應(yīng)符合表5的規(guī)定。表5不同壁厚陶瓷型芯燒結(jié)參考壓力值05.6.3.2脫脂坯體宜按表5的規(guī)定由室溫先升溫、后降溫進(jìn)行燒結(jié)處理。表6燒結(jié)處理℃h-5.6.4陶瓷型芯清理、修整5.6.4.1經(jīng)燒結(jié)處理后的陶瓷型芯應(yīng)根據(jù)技術(shù)文件要求進(jìn)行表面清理和修整,常見的表面處理方法有打磨、拋光等。5.6.4.2表面處理過程中，應(yīng)與三維模型對照，不應(yīng)破壞陶瓷型芯本身結(jié)構(gòu)。5.6.5高溫強(qiáng)化5.6.5.1高溫強(qiáng)化處理的主要目的是進(jìn)一步提高型芯的高溫強(qiáng)度和抗熱變形能力，提高型芯在澆注過程中抵抗金屬沖擊的抗變形能力。5.6.5.2高溫強(qiáng)化的處理方法按如下步驟進(jìn)行：a)將型芯浸入特定的強(qiáng)化劑進(jìn)行浸漬處理；b)待氣泡消除后取出，加熱干燥或自然干燥0.5h～24h。5.6.5.3常見的強(qiáng)化劑類型見表7，包括硅溶膠、鋁溶膠、氧化物前驅(qū)體溶液及硅酸乙酯水解液等；浸漬工藝可選擇常壓浸漬也可選擇真空浸漬；干燥方式一般為加熱干燥、自然干燥，特殊工藝也可選擇氣氛干燥。表7高溫強(qiáng)化處理方式6T/CASMESXXXX—20245.6.6低溫強(qiáng)化5.6.6.1低溫強(qiáng)化處理的主要目的是提高陶瓷型芯的室溫強(qiáng)度和韌性，防止型芯在修整、搬運(yùn)和制模時損壞。5.6.6.2低溫強(qiáng)化的處理方法按如下步驟進(jìn)行：a)將已高溫強(qiáng)化后的陶瓷型芯浸入低溫強(qiáng)化劑（常壓浸漬或真空浸漬均可）；b)取出滴盡溶液或經(jīng)溶劑沖洗后表干；c)進(jìn)行加熱固化、室溫固化或真空失水固化。5.6.6.3常見的低溫強(qiáng)化劑見表8，主要是熱固性樹脂、多元醇及水溶性聚合物。表8低溫強(qiáng)化處理方式5.6.7包裝和運(yùn)輸5.6.7.1陶瓷型芯應(yīng)先進(jìn)行內(nèi)包裝，然后再用填充料將內(nèi)包裝件緊固在外包裝箱內(nèi)，最后完成外包裝。外包裝應(yīng)能夠保護(hù)陶瓷型芯免受潮濕和污染，例如使用密封袋或防潮箱。此外，外包裝應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，以承受運(yùn)輸過程中的堆疊和搬運(yùn)，例如使用堅固的紙箱、木箱等。5.6.7.2運(yùn)輸過程中避免劇烈震動、碰撞、直接雨淋或受到腐蝕。6質(zhì)量檢驗(yàn)