CN103819133B - 矿渣微粉作为3d打印原材料的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及矿渣微粉作为3D打印原材料的应用，所述矿渣微粉的粒径不超过200μm。本发明所用原材料成本低廉，来源广泛，可有效降低生产成本，使经济实用性和装饰艺术性有机结合，用矿渣微粉代替目前市场上金属粉末、陶瓷粉末、高分子材料粉末等打印原材料，在达到相同性能及美观效果的同时，更可以降低生产成本。

Description

矿渣微粉作为3D打印原材料的应用

技术领域

本发明涉及材料领域，具体的说是矿渣微粉作为3D打印原材料的应用。

背景技术

3D打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同，3D打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力，直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件，使生产制造得以向更广的生产领域延伸。

我们日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂及胶结剂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，比如打印一个机器人、打印玩具车，打印各种模型，甚至是食物等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术称为3D立体打印技术。

目前应用于3D打印（快速成型）领域的粉末原材料主要有金属粉末、陶瓷粉末、高分子材料粉末，但是这些材料价格昂贵，极大的限制了3D打印技术的推广和应用。矿渣微粉作为一种新型节能环保材料，成本低廉，来源广泛，可有效降低生产成本，能够兼顾经济实用性和装饰艺术性，是一种理想的原材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而采用矿渣微粉作为3D打印原材料，矿渣微粉成本低廉，来源广泛，可代替目前市场上金属粉末、陶瓷粉末、高分子材料粉末等打印原材料。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

矿渣微粉作为3D打印的原材料的应用，所述矿渣微粉的粒径不超过200μm。

所述矿渣微粉的平均粒径优选不超过20μm，D90粒径为50μm。

本发明的主要目的是提供一种用于3D打印的原材料，按重量百分比计，其组成包括矿渣微粉80-92%，环氧树脂8-20%。

上述方案中，所述矿渣微粉的粒径不超过200μm，优选所述矿渣微粉的平均粒径不超过20μm，D90粒径为50μm（即矿渣微粉中粒径不超过50μm的百分比达90%）。

上述原材料用于3D打印的生产工艺，包括以下步骤：

（1）按重量百分比计，称取矿渣微粉80-92%，环氧树脂8-20%；

（2）将步骤（1）所得到的原材料球磨混合均匀，装入打印机的料仓内；

（3）将待打印的实物模型进行3D扫描；或者将待打印的实物模型，使用如s1oidworks、UG、或ProE等三维作图软件为其设计制作三维图形，并将数据输入到打印机终端；

（4）开启打印机即可进行3D打印工艺；

（5）对3D打印出来实物进行后固化处理，将模型表面刷石蜡待干后用砂纸打磨即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所用原材料成本低廉，来源广泛，可有效降低生产成本，使经济实用性和装饰艺术性有机结合，用矿渣微粉代替目前市场上金属粉末、陶瓷粉末、高分子材料粉末等打印原材料，在达到相同性能及美观效果的同时，更可以降低生产成本。此外，该方案还可获得较好的环境效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明生产的仿玉制品的黑白照片。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

3D打印的非金属粉末粒径要求在200μm以下，而本发明所选用的矿渣微粉的平均粒径是12.6μm，D90粒径为33.5μm（即矿渣微粉中粒径不超过33.5μm的百分比达90%），粒度符合要求，可以作为3D打印的原材料的应用。

下述实施例是制作3D打印实物，以仿玉制品为例。

实施例1

本实施例中用于3D打印的原材料，按重量百分比计，其组成包括S95级矿粉81%，环氧树脂19%。

上述原材料用于3D打印仿玉制品的生产工艺，包括以下步骤：

（1）按重量百分比计，称取矿渣微粉81%，环氧树脂19%；

（2）将步骤（1）所得到的原料在球磨罐中混合球磨24小时，所得到的混合料装入打印机的料仓内；

（3）将待打印的实物模型进行3D扫描，并将数据输入到打印机终端；

（4）开启打印机即可进行3D打印仿玉制品。

（5）对3D打印出来实物进行后固化处理，将模型表面刷石蜡待干后用砂纸打磨即可。

最终成品与母版实物模型相比，大小比例匹配，轮廓清楚，纹理清晰，仿真度极高；致密度可达80%以上，弯曲强度可达35MPa，拉伸强度可达38MPa。

实施例2

本实施例中用于3D打印的原材料，按重量百分比计，其组成包括S95级矿粉90%，环氧树脂10%。

上述原材料用于3D打印翱翔的鹰工艺品的生产工艺，包括以下步骤：

（1）按重量百分比计，称取矿渣微粉90%，环氧树脂10%；

（2）将步骤（1）所得到的原料在球磨罐中混合球磨24小时，所得到的混合料装入打印机的料仓内；

（3）将待打印的实物模型进行3D扫描，并将数据输入到打印机终端；

（4）开启打印机即可进行3D打印翱翔的鹰工艺品；

（5）对3D打印出来实物进行后固化处理，将模型表面刷石蜡待干后用砂纸打磨即可。

最终成品与母版实物模型相像，形象逼真，轮廓清晰；致密度可达80%以上，弯曲强度可达31MPa，拉伸强度可达32MPa。

实施例3

本实施例中用于3D打印的原材料，按重量百分比计，其组成包括S95级矿粉85%，环氧树脂15%。

上述原材料用于3D打印一栋建筑大楼模型的生产工艺，包括以下步骤：

（1）按重量百分比计，称取矿渣微粉85%，环氧树脂15%；

（2）将步骤（1）所得到的原料在球磨罐中混合球磨24小时，所得到的混合料装入打印机的料仓内；

（3）将待打印的实物模型建筑图，使用如s1oidworks、UG、或ProE等三维作图软件为其设计制作建筑图，并将数据输入到打印机终端；

（4）开启打印机即可进行3D打印建筑大楼模型；

（5）对3D打印出来实物进行后固化处理，将模型表面刷石蜡待干后用砂纸打磨即可。

最终成品即为一栋建筑大楼的外观模型，形象逼真，轮廓清晰，致密度可达80%以上，弯曲强度可达33MPa，拉伸强度可达36MPa。

Claims (1)

1. 一种3D打印工艺，其特征在于用于3D打印的原材料按重量百分比计，其组成包括矿渣微粉80-92%，环氧树脂8-20%，所述矿渣微粉的平均粒径是12.6μm，粒径不超过33.5μm 的百分比达90%；其用于3D打印的生产工艺，包括以下步骤：

（1）按重量百分比计，称取矿渣微粉80-92%，环氧树脂8-20%；

（2）将步骤（1）所得到的原材料球磨混合均匀，装入打印机的料仓内；

（3）将待打印的实物模型进行3D扫描；或者将待打印的实物模型，使用三维作图软件为其设计制作三维图形，并将数据输入到打印机终端；

（4）开启打印机即可进行3D打印工艺；

（5）对3D打印出来实物进行后固化处理，将模型表面刷石蜡待干后用砂纸打磨即可。