[发明专利]用于增材制造工具的低熔融温度金属填充物

说明书

本发明题为“用于增材制造工具的低熔融温度金属填充物”。一种成形工具包括增材制造的聚合物壳体，该聚合物壳体限定第一侧和相对的第二侧。成形工具包括支撑结构，该支撑结构机械地连接到壳体的第二侧。支撑结构可通过将熔融回填材料倾注到壳体中并且固化回填材料来成形。回填材料包括低熔融温度金属、可熔合金或其他元素。固化回填材料具有大于用于制作壳体的聚合物的强度和刚性。壳体的第一表面包括用于在压印工艺中与材料接触以形成压印部分的复杂表面。

背景技术

成形工具常用于液压机、气动压机和机械压机中以对片金属进行改 变，从而以大体积形成各种形状的部件。出于强度、耐久性和刚性考虑， 当前的成形工具(例如，模压印工具、压印工具、切削工具等)由工具钢 制成。传统的钢制具是通过CNC加工大型铸造金属坯料制作的，这需要大 量熟练的劳动力、前置时间和材料废料。虽然工具钢对于大批量制造是优 异的，但是以用于原型制具的这种方式制造的工具与批量生产工具一样昂 贵，尽管不需要相同水平的耐久性。

发明内容

根据一个方面，一种用于生产具有预定形状的压印表面的成形工具包 括增材制造的聚合物壳体，所述聚合物壳体限定第一侧和与所述第一侧相 对的第二侧。所述工具包括固相回填材料，所述固相回填材料被布置在所 述聚合物壳体的所述第二侧处。所述固相回填材料机械地连接到所述聚合 物壳体的所述第二侧。所述聚合物壳体的所述第一侧包括具有第一预定轮 廓的波状表面，所述波状表面被构造成在材料中生产压印表面。

根据另一方面，一种制作用于在压印机器中使用以形成压印部分的成 形工具的方法，所述方法包括增材制造聚合物壳体，所述聚合物壳体限定 第一侧和与所述第一侧相对的第二侧。所述聚合物壳体的所述第一侧被构 造成接触材料以形成压印部分。熔融回填材料被布置在所述聚合物壳体的 所述第二侧处。所述熔融回填材料被固化，从而在所述聚合物壳体的所述 第二侧处形成固相回填材料。

根据另一个方面，一种生产成形工具的方法包括通过增材制造形成聚 合物壳体。所述聚合物壳体限定第一侧和与所述第一侧相对的第二侧。所 述聚合物壳体的所述第一侧被构造成接触材料以形成压印部分。所述方法 还包括形成用于所述聚合物壳体的支撑结构，以及将所述支撑结构布置在 所述聚合物壳体的所述第二侧处。

根据另一方面，一种形成压印部件的方法包括提供具有成形工具的压 机。所述成形工具包括增材制造的聚合物壳体，所述聚合物壳体限定第一 侧和与所述第一侧相对的第二侧。所述第一侧包括具有第一预定轮廓的波 状表面。所述工具包括固相回填材料，所述固相回填材料被布置在所述聚 合物壳体的所述第二侧处。所述方法包括使所述聚合物壳体的所述第一侧 与材料的表面接触以向所述材料提供压印表面。所述压印表面具有对应于 所述第一预定轮廓的第二预定轮廓。

附图说明

图1是根据本主题的成形工具的横截面视图。

图2是根据本主题的另一成形工具的横截面视图。

图3是根据本主题的另一成形工具的横截面视图。

图4是根据本主题的包括成形工具的压机的侧视图。

图5是根据本主题的另一成形工具的横截面视图。

图6是示出根据本主题的方法的示意框图。

图7是根据本主题的另一成形工具的横截面视图。

具体实施方式

增材制造(AM)例如3D印刷可被考虑用于生产成形工具以减少产生成 形工具的时间。利用增材制造工艺可减少与机械加工常规金属成形工具相 关联的时间和花费，并且可减少材料浪费的体积，诸如通常将在金属成形 工具的CNC加工期间产生的材料浪费。

然而，即使AM机器的使用也可能相对昂贵，并且对它们的取用可能 相对有限，并且因此AM部分的生产也可能在一定程度上受到限制。这些 问题可能因工具的波状表面的印刷以及该波状表面的自支撑结构而复杂 化。