CN104325644A - 一种无丝三维打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无丝三维打印方法，包括如下步骤：S1、将聚合物颗粒置于不锈钢容器中，加热至熔化，得熔体；S2、通过气压控制器将步骤S1所得的熔体挤出；S3、采用XYZ运动装置，根据计算机提供的三维切片模型，控制所述步骤S2中气压控制器挤出材料的堆积轨迹，完成打印过程。本发明直接用聚合物颗粒进行即时加热逐层打印，减少了拉制打印丝的工业化环节，从而降低打印耗材的制造成本；能够自由搭配颗粒组合，实现多种材料复合打印；在不加热情况下，可以采用陶瓷浆料进行三维打印，实现脆性材料的三维快速成型；对打印原料的重复利用也十分方便，充分发挥用户的自我创新空间。

Description

一种无丝三维打印方法

技术领域

本发明涉及一种打印方法，具体涉及一种无丝三维打印方法。

背景技术

三维打印是一种增材制造技术，其主要特征是材料成型过程能够根据计算机提供的三维切片模型进行逐层堆积打印材料，实现了无模具约束的自由成型。特别适合于复杂几何造型和个性化制造。当前的三维打印技术有适合于金属材料的激光选择烧结(SLS)、适合于陶瓷材料的三维粉体粘结打印(3DP)、适合于聚合物的熔融层积建模(FDM)和立体光固化成型(SLA)。在FDM打印模式中，需要将聚合物进行拉丝，丝线在喷头内被加热熔化，并由机械传动方式将熔化的材料挤出，实现三维立体成型。这种打印方式不需要SLS那样的激光器，因而设备简单、成本低；也不像3DP那样具有粉尘污染；也不像SLA那样主要适用于光固化材料，原材料成本高且选材非常有限。因此，FDM成为三维打印领域最广泛的打印模式。

但是，当前的FDM打印方法也有比较明显的弱点，就是需要事先将聚合物进行拉丝。聚合物拉丝需要非常专业的工业化设备，使得打印材料的成本上升。而且这些打印丝线的回收再利用也非常麻烦，给用户造成不必要的浪费。一旦拉制成丝，多种丝线的复合化也受到技术上的限制，用户很难根据自身需求改变丝线的性能。而且，对于不易拉制成丝的脆性材料，就更难用于三维打印了。因此，实现FDM打印的无丝化对于降低打印耗材成本、拓展打印材料选择范围、实现打印原料重复利用具有非常重要的经济价值、科技价值和环保价值。

发明内容

为了解决现有FDM三维打印模式选材受限、打印耗材制造工艺复杂以及难回收再利用的问题，本发明提供一种不需要打印丝的无丝三维打印方法，直接用聚合物颗粒或陶瓷浆料在加热或不加热状态下进行逐层打印成型，该方法具有打印材料选择范围广、打印材料复合化容易以及重复利用率高的优点。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种无丝三维打印方法，包括如下步骤：

S1、将聚合物颗粒置于不锈钢容器中，加热至熔化，得熔体；

S2、通过气压控制器将步骤S1所得的熔体挤出；

S3、采用XYZ运动装置，根据计算机提供的三维切片模型，控制所述步骤S2中气压控制器挤出材料的堆积轨迹，完成打印过程。

其中，所述步骤S1也可替换成，将陶瓷浆料置于不锈钢容器中，无需加热。

其中，所述不锈钢容器外部设有加热器。

本发明具有以下有益效果：

直接用聚合物颗粒进行即时加热逐层打印，减少了拉制打印丝的工业化环节，从而降低打印耗材的制造成本；能够自由搭配颗粒组合，实现多种材料复合打印；在不加热情况下，可以采用陶瓷浆料进行三维打印，实现脆性材料的三维快速成型；对打印原料的重复利用也十分方便，充分发挥用户的自我创新空间。

附图说明

图1为本发明实施例一种无丝三维打印方法的操作流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种无丝三维打印方法，包括如下步骤：

S1、将聚合物颗粒置于不锈钢容器中，加热至熔化，得熔体；

S2、通过气压控制器将步骤S1所得的熔体挤出；

S3、采用XYZ运动装置，根据计算机提供的三维切片模型，控制所述步骤S2中气压控制器挤出材料的堆积轨迹，完成打印过程。

其中，所述步骤S1也可替换成，将陶瓷浆料置于不锈钢容器中，无需加热。

如图1所示，所述不锈钢容器内设有加热器1，所述加热器1通过导线连接有加热控制器3，所述不锈钢容器一端通过通气管5连接有气压控制器2，所述加热控制器3和气压控制器2均通过导线连接有计算机4，所述计算机4上还连接有XYZ运动装置6。

实施例1

聚乳酸材料的无丝打印

聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，熔点为175～185℃，其生产过程无污染，而且产品可以生物降解，是一种绿色环保材料，广泛应用于医疗仪器和食品行业，也是目前使用量最多的FDM三维打印耗材之一。

将直径为3～5mm的聚乳酸颗粒至于加热器的不锈钢容器中，加热至190℃。

将气压控制器设置为0.2MPa。

用计算机根据三维切片模型控制喷头运动路径，完成打印过程。

实施例2

陶瓷浆料的无丝打印

羟基磷灰石是人体骨骼的主要无机材料，实现该类材料的无丝打印可为生物组织工程奠定技术基础。

将纳米羟基磷灰石和胶原按照1∶1重量百分百混合；

将5倍去离子水与上述复合材料混合，用均质机制备陶瓷浆料；

将制得的陶瓷浆料至于加热器的不锈钢容器中。

将气压控制器设置为0.4MPa。

用计算机根据三维切片模型控制喷头运动路径，完成打印过程。

综上所述，本具体实施直接用聚合物颗粒进行即时加热逐层打印，减少了拉制打印丝的工业化环节，从而降低打印耗材的制造成本；能够自由搭配颗粒组合，实现多种材料复合打印；在不加热情况下，可以采用陶瓷浆料进行三维打印，实现脆性材料的三维快速成型；对打印原料的重复利用也十分方便，充分发挥用户的自我创新空间。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种无丝三维打印方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将聚合物颗粒置于不锈钢容器中，加热至熔化，得熔体；

S2、通过气压控制器将步骤S1所得的熔体挤出；

S3、采用XYZ运动装置，根据计算机提供的三维切片模型，控制所述步骤S2中气压控制器挤出材料的堆积轨迹，完成打印过程。

2.根据权利要求1所述的一种无丝三维打印方法，其特征在于，所述步骤S1也可替换成，将陶瓷浆料置于不锈钢容器中，无需加热。

3.根据权利要求1所述的一种无丝三维打印方法，其特征在于，所述不锈钢容器外部设有加热器。