CN104190664A - 一种fdm-3d打印机的喷嘴的清洗方法及清洗线条 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种FDM-3D打印机的喷嘴的清洗方法，包括如下步骤：在170-300℃下，将清洗线条在所述FDM-3D打印机上挤出，以将所述FDM-3D打印机的喷嘴内残留的物料挤出，所述清洗线条的直径与所述喷嘴的直径相匹配，所述清洗线条的材料为聚乙烯或改性聚乙烯，所述清洗线条的材料的软化点为100-200℃、熔体流动速率为0.5-15g/10min、硬度≥60shoreD。本发明可以防止FDM-3D打印机的喷嘴堵塞。

Description

一种FDM-3D打印机的喷嘴的清洗方法及清洗线条
技术领域
本发明涉及FDM-3D打印机领域，特别是涉及一种FDM-3D打印机的喷嘴的清洗方法及清洗线条。
背景技术
3D打印(3D printing)，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、塑料线条等通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印开创“增材制造”净成形的理念，借助三位数字模型设计，使用材料喷射、烧结、焊接等各种立体打印技术，来实现原料层层沉积或黏合，最终得到成型物件的方式。目前在3D打印技术中，主要有光固化立体造型(SLA)、层片叠加制造(LOM)、选择性激光烧结(SLS)和熔融沉积式(FDM，Fused Deposition Modeling)四种技术，其中，FDM技术的机械结构最简单，设计也最容易，制造成本、维护成本和材料成本也最低，因此也是在家用的桌面级3D打印机中使用得最多的技术。然而目前人们在使用3D打印机时遇到的最常见和最需解决的问题就是，FDM-3D打印机在长时间打印后，打印喷嘴内部容易堵塞，给打印工作造成很大的不便，并严重影响了工作效率。此外，打印机长时间打印后一小部分熔融物会粘接在喷嘴的外表面，形成喷嘴积料，这种积料长时间受热会发黑变色，一部分会产生滴落，滴在打印物体的表面，影响打印效果；另一方面结炭包覆在喷嘴外表面，喷嘴积料及熔融物与喷头之间会发生粘连，同样影响打印效果。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提出一种FDM-3D打印机的喷嘴的清洗方法及清洗线条，以防止FDM-3D打印机的喷嘴堵塞。
本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：
一种FDM-3D打印机的喷嘴的清洗方法，包括如下步骤：
在170-300℃下，将清洗线条在所述FDM-3D打印机上挤出，以将所述FDM-3D打印机的喷嘴内残留的物料挤出，所述清洗线条的直径与所述喷嘴的直径相匹配，所述清洗线条的材料为聚乙烯或改性聚乙烯，所述清洗线条的材料的软化点为100-200℃、熔体流动速率为0.5-15g/10min、硬度≥60shoreD。
优选地：
所述清洗线条的直径在所述喷嘴的直径±0.1mm范围内。
所述清洗线条的材料的冲击强度≥20kg·cm/cm、熔点为100-150℃、拉伸屈服强度≥250kg/cm2、拉伸断裂强度≥300kg/cm2、拉伸断裂伸长率≥300％。
还包括制备清洗线条的步骤：在210-290℃下，在螺杆挤出机上挤出所述清洗线条。
一种用于FDM-3D打印机的喷嘴的清洗线条，所述清洗线条的直径与所述喷嘴的直径相匹配，所述清洗线条的材料为聚乙烯或改性聚乙烯，所述清洗线条的材料的软化点为100-200℃、熔体流动速率为0.5-15g/10min、硬度≥60shoreD。
优选地：
所述清洗线条的直径在所述喷嘴的直径±0.1mm范围内。
所述清洗线条的材料的冲击强度≥20kg·cm/cm、熔点为100-150℃、拉伸屈服强度≥250kg/cm2、拉伸断裂强度≥300kg/cm2、拉伸断裂伸长率≥300％。
本发明的有益效果是：
将具有特定性能的半透明的聚乙烯或改性聚乙烯作为清洗线条用于FDM-3D打印机的喷嘴的清洗，在FDM-3D打印机结束打印或需要转换不同材料(材质不同，颜色不同)时，使用该清洗线条过渡即可将残留在打印机喷嘴内的物料挤出，防止打印机喷嘴堵塞；由于打印线条的颜色是多种多样的，利用聚乙烯或改性聚乙烯的半透明性，在转换不同颜色的线条打印时，使用清洗线条过渡，对后续的打印影响比较小，打印物件的颜色不会受到前一种颜色的干扰，打印效果比较好，而且聚乙烯或改性聚乙烯不易分解，可以在170-300℃温度下使用，该温度范围足够宽，使得无论FDM-3D打印机在打印时是使用的高温材料(一般不超过300℃)，还是低温材料(一般不低于170℃)，用聚乙烯制备得到的清洗线条均能达到清洗喷嘴的目的，虽然本发明的清洗线条与一般的打印线条一样，在温度范围内(170℃-300℃)可在打印机上挤出细丝(如约0.4mm的细丝)，也会有少量残留在喷嘴上，但由于聚乙烯或改性聚乙烯不易分解，后续再打印材料时能轻易挤出，不会造成喷嘴堵塞。
具体实施方式
下面结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。
本发明提供一种FDM-3D打印机的喷嘴的清洗方法，在一种实施方式中，包括如下步骤：在170-300℃下，将清洗线条在所述FDM-3D打印机上挤出，以将所述FDM-3D打印机的喷嘴内残留的物料挤出，所述清洗线条的直径与所述喷嘴的直径相匹配，所述清洗线条的材料为聚乙烯或改性聚乙烯，所述清洗线条的材料的软化点为100-200℃、熔体流动速率(是在2.16kg下测得的)为0.5-15g/10min、硬度≥60shoreD。
其中，改性聚乙烯是指以聚乙烯为主料，添加了至少一种本领域公知的添加剂(例如具有清洗功能的清洗粉；具有增强材料强度的无机填料等)与聚乙烯混合后制得的材料。在一些优选的实施例中，所述清洗线条的直径与所述喷嘴的直径相匹配是指所述清洗线条的直径在所述喷嘴的直径±0.1mm范围内；为了获得更好的清洗效果，所述清洗线条的材料还可以具有以下性能：冲击强度≥20kg·cm/cm、熔点为100-150℃、拉伸屈服强度≥250kg/cm2、拉伸断裂强度≥300kg/cm2、拉伸断裂伸长率≥300％；在制备清洗线条时，可以在210-290℃下，在螺杆挤出机(可以是单螺杆挤出机，也可以是双螺杆挤出机)上挤出所需线径的清洗线条。
本发明还提供一种用于FDM-3D打印机的喷嘴的清洗线条，所述清洗线条的直径与所述喷嘴的直径相匹配，所述清洗线条的材料为聚乙烯或改性聚乙烯，所述清洗线条的材料的软化点为100-200℃、熔体流动速率为0.5-15g/10min、硬度≥60shoreD。
在一些优选的实施例中，所述清洗线条的直径在所述喷嘴的直径±0.1mm范围内。所述清洗线条的材料的冲击强度≥20kg·cm/cm、熔点为100-150℃、拉伸屈服强度≥250kg/cm2、拉伸断裂强度≥300kg/cm2、拉伸断裂伸长率≥300％。
实施例1
在260-280℃下，将物料聚乙烯在单螺杆挤出机上挤出线径(直径)为1.75mm的线条作为清洗线条，其中，聚乙烯的软化点为127℃、熔体流动速率(2.16kg)为1g/10min、硬度为69shoreD，冲击强度为50kg·cm/cm、拉伸屈服强度为295kg/cm2、拉伸断裂强度为390kg/cm2、拉伸断裂伸长率为1000％，密度为0.956g/cm3。
在FDM-3D打印机需要转换不同材料时的清洗过程如下：在FDM-3D打印机中使用的打印材料为ABS(打印温度为230-250℃，本例中为240℃)，在打印结束后，将喷嘴温度维持在ABS的打印温度，撤出ABS后，放入上述制得的清洗线条，正转直至ABS完全挤出后停止，从而清除ABS在喷嘴内的残留，然后撤出清洗线条，降低喷嘴温度，放入另一种打印材料PLA(打印温度190-210℃，本例中为200℃)，即可将残留的一点清洗线条挤出，进行后续的打印工作。如果不经过清洗线条的清洗，在打印完ABS后立刻降温，残留的ABS会堵住喷嘴使得PLA无法正常挤出，而如果不降温，直接放入PLA，在高温下PLA会分解，从而堵住喷嘴。
实施例2
在210-230℃下，将物料聚乙烯在双螺杆挤出机上挤出线径(直径)为3mm的线条作为清洗线条，其中，聚乙烯的软化点为122℃、熔体流动速率(2.16kg)为7g/10min、硬度为70shoreD，冲击强度为30kg·cm/cm、拉伸屈服强度为240kg/cm2、拉伸断裂强度为360kg/cm2、拉伸断裂伸长率为850％，密度为0.956g/cm3。
在FDM-3D打印机结束打印后的清洗过程如下：在FDM-3D打印机中使用的打印材料为PLA(打印温度为190-210℃，本例中打印温度为210℃)，在打印结束后，将喷嘴温度维持在PLA的打印温度，撤出PLA，放入上述制得的清洗线条，正转直至PLA完全挤出后停止，从而清除PLA在喷嘴内的残留。
实施例3
在FDM-3D打印机需要转换不同颜色的打印线条时的清洗过程如下：在FDM-3D打印机中使用的打印材料为红色的PLA(打印温度为190℃)，在打印结束后，将喷嘴温度维持在PLA的打印温度，撤出PLA，放入实施例2制得的清洗线条，正转直至红色PLA完全挤出后停止，从而清除红色PLA在喷嘴内的残留。然后撤出清洗线条，升高喷嘴温度，放入绿色的ABS打印材料(打印温度230℃)，即可将残留的一点清洗线条挤出，进行后续的打印工作。经过清洗线条对喷嘴的清洗，使得后一种颜色的材料在打印过程中不会受到前一种颜色材料的影响，打印效果更佳。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种FDM-3D打印机的喷嘴的清洗方法，其特征在于，包括如下步骤：
在170-300℃下，将清洗线条在所述FDM-3D打印机上挤出，以将所述FDM-3D打印机的喷嘴内残留的物料挤出，所述清洗线条的直径与所述喷嘴的直径相匹配，所述清洗线条的材料为聚乙烯或改性聚乙烯，所述清洗线条的材料的软化点为100-200℃、熔体流动速率为0.5-15g/10min、硬度≥60shoreD。
2.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于：所述清洗线条的直径在所述喷嘴的直径±0.1mm范围内。
3.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于：所述清洗线条的材料的冲击强度≥20kg·cm/cm、熔点为100-150℃、拉伸屈服强度≥250kg/cm2、拉伸断裂强度≥300kg/cm2、拉伸断裂伸长率≥300％。
4.如权利要求1～3任意一项所述的清洗方法，其特征在于：还包括制备清洗线条的步骤：在210-290℃下，在螺杆挤出机上挤出所述清洗线条。
5.一种用于FDM-3D打印机的喷嘴的清洗线条，其特征在于：所述清洗线条的直径与所述喷嘴的直径相匹配，所述清洗线条的材料为聚乙烯或改性聚乙烯，所述清洗线条的材料的软化点为100-200℃、熔体流动速率为0.5-15g/10min、硬度≥60shoreD。
6.如权利要求5所述的清洗线条，其特征在于：所述清洗线条的直径在所述喷嘴的直径±0.1mm范围内。
7.如权利要求5或6所述的清洗线条，其特征在于：所述清洗线条的材料的冲击强度≥20kg·cm/cm、熔点为100-150℃、拉伸屈服强度≥250kg/cm2、拉伸断裂强度≥300kg/cm2、拉伸断裂伸长率≥300％。
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