CN105086347B - 一种基于熔融沉积制造工艺的3d打印材料、打印方法与打印装置 - Google Patents
一种基于熔融沉积制造工艺的3d打印材料、打印方法与打印装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105086347B CN105086347B CN201510530079.3A CN201510530079A CN105086347B CN 105086347 B CN105086347 B CN 105086347B CN 201510530079 A CN201510530079 A CN 201510530079A CN 105086347 B CN105086347 B CN 105086347B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- printing
- curing agent
- material cylinder
- cylinder device
- basic material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Abstract
本发明公开了一种基于熔融沉积制造工艺的3D打印材料、打印方法与打印装置，本发明的材料是由基础材料和固化剂组成，本发明方法是利用甲阶酚醛树脂在一定的酸性条件下可迅速交联固化的原理，在需要成型的位置进行混合固化并沉积成型，通过不同的配比可生产不同性能的制品。本发明的装置是由第一材料筒装置、第二材料筒装置和喷头装置组成，第一材料筒装置下端和第二材料筒装置下端分别固定设置在喷头装置上，第一材料筒装置和第二材料筒装置结构完全相同。本发明原材料价格低廉、易得、环保无污染，不会对人体造成危害，材料的制造工艺简单，容易操作，本装置简单，操作方便，维修，维护费用低，挤料工艺简单，低温成型，适合广泛应用。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印领域，特别涉及一种基于熔融沉积制造工艺的3D打印材料、打印方法与打印装置。
背景技术
增材制造(AM)是一种由CAD模型直接驱动，快速生成任意复杂的三维实体(3D)的制造技术，从根本上突破了机械制造中传统的受迫加工和去除成形两种加工方法，采用了生长型制造的全新工艺方法。按照其工艺分为：光固化快速成型(SLA)、叠层实体制造(LOM)、激光选择性烧结(SLS)、三维印刷成型(3DP)和熔融沉积成型(FDM)等，工艺基本原理是一致的，它是基于离散/堆积的思想，根据三维CAD模型，经过格式转化后，对零件进行分层切片，得到各层截面的两维轮廓形状。然后通过一层层的堆积逐步叠加成为一个三维零件。
熔融沉积(FDM)是基于CAD模型切片后得到的几何信息，采用丝状材料作为加工物质，经过供丝机构供给喷头，在高温喷头中熔化喷出，喷头在计算机的控制下，可根据加工工件截面轮廓信息做X、Y方向的平面运动，由喷嘴新挤出的熔体与已形成的实体最新层面相粘结。一层截面成型完成后，工作台下降一定高度，再进行下一层的加工，如此循环，最终形成三维产品零件。现有技术，用于FDM工艺的材料打印温度多为200度左右，在众多的FDM成型的的工艺品中多采用ABS材料，ABS材料价格较贵，不适用大规模使用，ABS材料的打印温度为220度以上，温度较高，且打印时ABS受高温降解产生有害气体，在使用ABS打印时，会增加空气中超细粒子浓度，超细粒子进入人体会产生多种危害，严重影响了人们的身体健康，3D打印设备结构复杂，维护、维修费用高。
发明内容
本发明的目的就是针对现有熔融沉积工艺打印时，材料温度较高，高温降解材料时产生的气体污染环境，对人体有伤害，打印材料价格较贵，不易得等问题，而提供一种基于熔融沉积制造工艺的3D打印材料、打印方法与打印装置。
本发明的材料是由基础材料和固化剂组成；
基础材料的组成成分及质量百分比如下：
甲阶酚醛树脂70-73％，增韧剂15-17％，有机酯10-12％，硅烷偶联剂1-3％，润滑剂1-2％；
所述甲阶酚醛树脂：固含量≥45％，游离酚≤10，水溶性180-260％，粘度为1450-1700cp；
所述增韧剂为液体丁腈橡胶，液体丁腈橡胶：门尼粘度为40-65ML(1+4)100度，溶胀≤70％挥发性≤0.8％，结合丙烯晴为17.0-20.0；
所述有机酯为三醋酸甘油酯，三醋酸甘油酯：熔点-77.8℃，沸点258-259℃，130.5℃(0.39kPa)，相对密度1.1596(20/4℃)，折光率1.4301，闪点148.8℃；
所述硅烷偶联剂：纯度≥97.0％，闪点为104度，密度(20℃)1.043～1.053g/cm3；
所述润滑剂为氯化石蜡，氯化石蜡：其凝固点＜-30℃以下，热分解温度140℃以上，相对密度1.235～1.255(d425)。
固化剂的组成成分及质量百分比如下：
苯酚磺酸60-70％，磷酸20-25％，对甲苯磺酸10-15％；
所述磷酸质量百分比浓度为80％，对甲苯磺酸质量百分比浓度为80％，苯酚磺酸质量百分比浓度为65％。
本发明之使用3D打印材料的3D打印方法，该方法的步骤如下：
(1)将基础材料投入到搅拌机中，搅拌至无条纹痕迹，完成后置于冷藏箱，存放温度为20度，并于3小时内使用；
(2)将固化剂放入FRP搅拌罐中，搅拌完成后密封存放；
(3)将处理后的基础材料和固化剂分别装入第一材料筒和第二材料筒中，混合后基础材料和固化剂的体积比通过第一步进电机控制第一材料筒出料速度，第二步进电机控制第二材料筒出料速度进行实现，通过挤出搅拌器将基础材料和固化剂混合，混合后pH值要求在3-4内，混料筒内挤出搅拌器的转速为30-40rpm，混料筒的长度为6-9cm，内径为5-8mm，利用喷嘴挤出，喷嘴在计算机的控制下，可根据加工工件截面轮廓信息做X、Y方向的平面运动，由喷嘴新挤出的混合物与已形成的实体最新层面相粘结，一层截面成型完成后，工作台下降一定高度，再进行下一层的加工，如此循环，最终形成三维产品零件。
本发明之3D打印方法所用的打印装置是由第一材料筒装置、第二材料筒装置和喷头装置组成，第一材料筒装置和第二材料筒装置分别固定设置在喷头装置上，第一材料筒装置和第二材料筒装置结构完全相同；
第一材料筒装置包括第一步进电机、第一数字化进给装置和第一材料筒，第一步进电机固定设置在第一数字化进给装置后端，第一材料筒后端固定设置在第一数字化进给装置前端，第一材料筒前端固定设置在喷头装置上；
喷头装置包括第三步进电机、挤出搅拌器、喷嘴和混料筒，第三步进电机固定设置在挤出搅拌器后端，挤出搅拌器设置在混料筒内，喷嘴固定设置在混料筒底部。
本发明的有益效果：
本发明原材料价格低廉、易得、环保无污染，不会对人体造成危害，材料的制造工艺简单，容易操作，本装置简单，操作方便，维修，维护费用低，挤料工艺简单，低温成型，适合广泛应用。
附图说明
图1是本发明的3D打印装置结构示意图。
具体实施方式
本发明的3D材料是由基础材料和固化剂组成；
基础材料的组成成分及质量百分比如下：
甲阶酚醛树脂70-73％，增韧剂15-17％，有机酯10-12％，硅烷偶联剂1-3％，润滑剂1-2％；
所述甲阶酚醛树脂：固含量≥45％，游离酚≤10，水溶性180-260％，粘度为1450-1700cp；
所述增韧剂为液体丁腈橡胶，液体丁腈橡胶：门尼粘度为40-65ML(1+4)100度，溶胀≤70％挥发性≤0.8％，结合丙烯晴为17.0-20.0；
所述有机酯为三醋酸甘油酯，三醋酸甘油酯：熔点-77.8℃，沸点258-259℃，130.5℃(0.39kPa)，相对密度1.1596(20/4℃)，折光率1.4301，闪点148.8℃；
所述硅烷偶联剂：纯度≥97.0％，闪点为104度，密度(20℃)1.043～1.053g/cm3；
所述润滑剂为氯化石蜡，氯化石蜡：其凝固点＜-30℃以下，热分解温度140℃以上，相对密度1.235～1.255(d425)。
固化剂的组成成分及质量百分比如下：
苯酚磺酸60-70％，磷酸20-25％，对甲苯磺酸10-15％；
所述磷酸质量百分比浓度为80％，对甲苯磺酸质量百分比浓度为80％，苯酚磺酸质量百分比浓度为65％。
本发明之使用3D打印材料的3D打印方法，该方法的步骤如下：
(1)将基础材料投入到搅拌机中，搅拌至无条纹痕迹，完成后置于冷藏箱，存放温度为20度，并于3小时内使用；
(2)将固化剂放入FRP搅拌罐中，搅拌完成后密封存放；
(3)将处理后的基础材料和固化剂分别装入第一材料筒13和第二材料筒23中，混合后基础材料和固化剂的体积比通过第一步进电机11控制第一材料筒13出料速度，第二步进电机21控制第二材料筒23出料速度进行实现，通过挤出搅拌器32将基础材料和固化剂混合，混合后PH值要求在3-4内，混料筒34内挤出搅拌器32的转速为30-40rpm，混料筒34的长度为6-9cm，内径为5-8mm，利用喷嘴33挤出，喷嘴33在计算机的控制下，可根据加工工件截面轮廓信息做X、Y方向的平面运动，由喷嘴33新挤出的混合物与已形成的实体最新层面相粘结，一层截面成型完成后，工作台下降一定高度，再进行下一层的加工，如此循环，最终形成三维产品零件。
如图1所示，本发明之3D打印方法所用的打印装置是由第一材料筒装置1、第二材料筒装置2和喷头装置3组成，第一材料筒装置1下端和第二材料筒装置2下端分别固定设置在喷头装置3上，第一材料筒装置1和第二材料筒装置2结构完全相同；
第一材料筒装置1包括第一步进电机11、第一数字化进给装置12和第一材料筒13，第一步进电机11固定设置在第一数字化进给装置12后端，第一材料筒13后端固定设置在第一数字化进给装置12前端，第一材料筒13前端固定设置在喷头装置3上；
喷头装置3包括第三步进电机31、挤出搅拌器32、喷嘴33和混料筒34，第三步进电机31固定设置在挤出搅拌器32后端，挤出搅拌器32设置在混料筒34内，喷嘴33固定设置在混料筒34底部。
具体实例1：
本实施例的3D材料是由基础材料和固化剂组成；
基础材料的组成成分及质量百分比如下：
甲阶酚醛树脂70％，增韧剂16％，有机酯10％，硅烷偶联剂2％，润滑剂2％；
固化剂的组成成分及质量百分比如下：
苯酚磺酸65％，磷酸25％，对甲苯磺酸10％。
本实施例之使用3D打印材料的3D打印方法，该方法的步骤如下：
(1)将基础材料的材料投入到JB-200电动搅拌器中，搅拌时间为20min，搅拌速度为140r/min，可适量加入浓度为98％的乙醇溶液，控制基础材料的粘度在1400cp左右。
(2)将固化剂放入FRP搅拌罐中，搅拌时间为15min，搅拌速度为35r/min、搅拌完成后密封存放。
(3)将基础材料和固化剂分别装入第一材料筒13和第二材料筒23内，混料中基础材料和固化剂的体积比为1.2:1，控制第一材料筒13与第二材料筒23的进给速度比为1.2:1，第一材料筒13的进给速度为1.2mm/min，此时混合后材料PH为4，固化时间为7s。通过混料筒34将基础材料和固化剂两种材料混合，混料筒34的长度为7cm，内径为8mm，混料筒34内挤出搅拌器32的转速为35rpm。通过喷嘴33挤出，喷嘴33在计算机的控制下，可根据加工工件截面轮廓信息做X、Y方向的平面运动，由喷嘴33新挤出的混合物与已形成的实体最新层面相粘结。一层截面成型完成后，工作台下降一定高度，再进行下一层的加工，如此循环，最终形成三维产品零件。
具体实例2：
本实施例的3D材料是由基础材料和固化剂组成；
基础材料的组成成分及质量百分比如下：
甲阶酚醛树脂72％，增韧剂15％，有机酯10％，硅烷偶联剂2％，润滑剂1％；
固化剂的组成成分及质量百分比如下：
苯酚磺酸70％，磷酸20％，对甲苯磺酸10％。
本实施例之使用3D打印材料的3D打印方法，该方法的步骤如下：
(1)将基础材料的材料投入到JB-200电动搅拌器中，搅拌时间为25min，搅拌速度为130r/min，可适量加入浓度为98％的乙醇溶液，控制基础材料的粘度在1400cp左右。
(2)将固化剂材料放入FRP搅拌罐中，搅拌时间为20min，搅拌速度为30r/min、搅拌完成后密封存放。
(3)将基础材料和固化剂分别装入第一材料筒13和第二材料筒23内，混料中基础材料和固化剂的体积比为1.1:1，控制第一材料筒13与第二材料筒的进给速度比为1.1:1，第一材料筒13的进给速度为1.1mm/min，此时混合后材料PH为3，固化时间为5s。通过混料筒34将基础材料和固化剂两种材料混合，混料筒34的长度为5cm，内径为6mm，混料筒34内挤出搅拌器32的转速为37rpm。通过喷嘴挤出，喷嘴33在计算机的控制下，可根据加工工件截面轮廓信息做X、Y方向的平面运动，由喷嘴33新挤出的混合物与已形成的实体最新层面相粘结。一层截面成型完成后，工作台下降一定高度，再进行下一层的加工，如此循环，最终形成三维产品零件。
Claims (1)
1.一种使用基于熔融沉积制造工艺的3D打印材料的3D打印方法，其特征在于：所述3D打印材料是由基础材料和固化剂组成；
基础材料的组成成分及质量百分比如下：
甲阶酚醛树脂70-73％，增韧剂15-17％，有机酯10-12％，硅烷偶联剂1-3％，润滑剂1-2％；
固化剂的组成成分及质量百分比如下：
苯酚磺酸60-70％，磷酸20-25％，对甲苯磺酸10-15％；
所述3D打印材料的3D打印方法，具体工艺步骤如下：
(1)将基础材料投入到搅拌机中，搅拌至无条纹痕迹，完成后置于冷藏箱，存放温度为20度，并于3小时内使用；
(2)将固化剂放入FRP搅拌罐中，搅拌完成后密封存放；
(3)将处理后的基础材料和固化剂分别装入第一材料筒(13)和第二材料筒(23)中，混合后基础材料和固化剂的体积比通过第一步进电机(11)控制第一材料筒(13)出料速度，第二步进电机(21)控制第二材料筒(23)出料速度进行实现，通过挤出搅拌器(32)将基础材料和固化剂混合，混合后pH值要求在3-4内，混料筒(34)内挤出搅拌器(32)的转速为30-40rpm，混料筒(34)的长度为6-9cm，内径为5-8mm，利用喷嘴(33)挤出，喷嘴(33)在计算机的控制下，可根据加工工件截面轮廓信息做X、Y方向的平面运动，由喷嘴(33)新挤出的混合物与已形成的实体最新层面相粘结，一层截面成型完成后，工作台下降一定高度，再进行下一层的加工，如此循环，最终形成三维产品零件。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510530079.3A CN105086347B (zh) | 2015-08-26 | 2015-08-26 | 一种基于熔融沉积制造工艺的3d打印材料、打印方法与打印装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510530079.3A CN105086347B (zh) | 2015-08-26 | 2015-08-26 | 一种基于熔融沉积制造工艺的3d打印材料、打印方法与打印装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105086347A CN105086347A (zh) | 2015-11-25 |
| CN105086347B true CN105086347B (zh) | 2017-09-22 |
Family
ID=54567728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510530079.3A Active CN105086347B (zh) | 2015-08-26 | 2015-08-26 | 一种基于熔融沉积制造工艺的3d打印材料、打印方法与打印装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105086347B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3386618A4 (en) * | 2015-12-11 | 2019-11-27 | Cobbler Technologies | ULTRAVARIABLE ADVANCED MANUFACTURING TECHNIQUES |
| CN105500716A (zh) * | 2016-01-20 | 2016-04-20 | 吉林大学 | 一种在液体中的三维成型方法 |
| CN105778423B (zh) * | 2016-04-09 | 2019-02-15 | 余若冰 | 一种新型热固性3d打印材料 |
| CN109414873B (zh) * | 2016-07-08 | 2022-04-05 | 科思创德国股份有限公司 | 由橡胶材料产生3d结构的方法及其产品 |
| CN106584637B (zh) * | 2016-11-28 | 2018-09-25 | 华中科技大学 | 一种基于陶瓷材料的增材制造成形装置及方法 |
| CN106393679A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-02-15 | 贵州航天计量测试技术研究所 | 一种多材料3d打印喷头及其操作方法 |
| WO2019027429A1 (en) * | 2017-07-31 | 2019-02-07 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | DIFFERENT MIXTURES OF BUILDING MATERIALS THAT CAN BE DISTRIBUTED DURING A THREE-DIMENSIONAL PRINTING OPERATION |
| CN107523010A (zh) * | 2017-09-06 | 2017-12-29 | 王明江 | 一种用于3d高速打印的高强度材料 |
| EP4219131A1 (en) * | 2017-12-26 | 2023-08-02 | Braskem America, Inc. | High performance polyolefin for material extrusion |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1328216C (zh) * | 2005-09-26 | 2007-07-25 | 西安交通大学 | 基于熔融沉积快速成型技术的碳化硅陶瓷零件制造工艺方法 |
| CN103895228A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-07-02 | 王利民 | 一种热融堆积成型法彩色3d打印设备 |
| CN103980657B (zh) * | 2014-04-30 | 2015-08-05 | 中国科学院化学研究所 | 一种3d打印改性酚醛树脂材料及其制备方法 |
| CN104817665B (zh) * | 2015-03-04 | 2017-07-07 | 宁夏共享化工有限公司 | 一种3d打印用碱性酚醛树脂及其制备方法 |
-
2015
- 2015-08-26 CN CN201510530079.3A patent/CN105086347B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105086347A (zh) | 2015-11-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105086347B (zh) | 一种基于熔融沉积制造工艺的3d打印材料、打印方法与打印装置 | |
| CN103854844B (zh) | 一种利用3d打印技术制备复杂形状粘结磁体的方法 | |
| CN107803504B (zh) | 一种液态金属三维宏观结构的悬浮打印成形方法 | |
| CN104816478B (zh) | 一种利用超临界二氧化碳作为溶剂的3d打印装置及方法 | |
| CN103978691A (zh) | 一种基于螺杆旋转连续挤出的3d打印机 | |
| CN103862678B (zh) | 多组份反应固化材料3d打印机 | |
| CN110358302B (zh) | 一种导热硅胶片及其制备方法 | |
| CN103769587A (zh) | 一种金属3d打印法产品生产方法及设备 | |
| CN103600078B (zh) | 一种螺杆注射成型装置 | |
| CN205467412U (zh) | 一种基于fdm的3d打印设备 | |
| CN105713362A (zh) | 一种用于3d打印的组合物、含有其的3d打印材料及其制备方法、应用及3d打印设备 | |
| CN103910971A (zh) | 一种用于熔融层积成型的树脂及其制备方法 | |
| CN104552943B (zh) | 多功能并联臂3d装置 | |
| CN105504749B (zh) | 一种3d打印用聚碳酸酯复合材料及其制备方法 | |
| CN107151443A (zh) | 一种聚醚酰亚胺基石墨烯3d打印复合材料及其制备方法 | |
| CN106777615A (zh) | 一种基于3d打印机的仿真方法 | |
| CN207026485U (zh) | 一种多丝材功能梯度结构的增材制造装置 | |
| CN204431747U (zh) | 一种双电机送丝3d打印机 | |
| CN104493101A (zh) | 一种高精度酯固化水玻璃砂型/芯的快速成型系统及方法 | |
| CN106832885A (zh) | 含聚多巴胺粒子的聚合物复合材料及其应用 | |
| CN104526836A (zh) | 一种基于选择性激光熔化技术的固体无机物粉末3d打印方法 | |
| CN212764796U (zh) | 一种复合改性柔性体3d打印机头及设备 | |
| CN203495234U (zh) | 一种螺杆注射成型装置 | |
| JP2002254492A (ja) | ２軸押出機によるｐｖａ押出方法および２軸押出機 | |
| CN204640811U (zh) | 一种利用超临界二氧化碳作为溶剂的3d打印装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |