CN105904725A - 一种用于喷射式3d打印机快速固化的3d打印材料 - Google Patents

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    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing

Abstract

一种用于喷射式3D打印机快速固化的3D打印材料，所述3D打印材料包括A溶液和B溶液，所述A溶液与B溶液的质量比为3∶1～5∶1；所述A溶液是由脲醛树脂、质量浓度为30～40％硅溶胶和三质量浓度40‑60％三聚氰胺树脂水溶液按质量比2∶1∶1在40～60℃条件下充分搅拌混合生成的质量浓度为45～85％的聚硅胺溶树脂溶液；所述B溶液是由质量浓度为4％～10％的氯化钙水溶液和质量浓度为1％～2％的过硫酸铵水溶液按2∶1常温混合而成。本发明提供一种打印出的产品强度较好、精度较高的用于喷射式3D打印机快速固化的3D打印材料。

Description

一种用于喷射式3D打印机快速固化的3D打印材料
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，尤其是一种用于喷射式3D打印机快速固化的3D打印材料。
背景技术
现有的3D打印装置的打印头多以单头、或多头单熔方式；即使是激光烧结的，也采取的是激光与喷粉末熔融烧结的方式成型。熔融堆积的成型方式简单，已经被广泛的应用于FDM成型方式中；激光烧结粉么的成型方式被应用与金属激光烧结打印的成型方式中。以上成型方式存在产品强度较差、精度较低、成本较高的不足，从而不能得到产业化应用。
同时一般所用的打印材料为热塑性材料，存在耐热性较差、力学性能不良，电性能不良的缺点。
发明内容
为了克服现有3D打印技术存在产品强度较差、精度较低的不足，本发明提供一种打印出的产品强度较好、精度较高的用于喷射式3D打印机快速固化的3D打印材料。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于喷射式3D打印机快速固化的3D打印材料，所述3D打印材料包括A溶液和B溶液，所述A溶液与B溶液的质量比为3∶1～5∶1；
所述A溶液是由脲醛树脂、质量浓度为30～40％硅溶胶和质量浓度40-60％三聚氰胺树脂水溶液按质量比2∶1∶1在40～60℃条件下充分搅拌混合生成的质量浓度为45～85％的聚硅胺溶液；
所述B溶液是由质量浓度为4％～10％的氯化钙水溶液和质量浓度为1％～2％的过硫酸铵水溶液按2∶1常温混合而成。
进一步，优选所述A溶液、B溶液两溶液分别雾化成直径为40um的雾滴，然后实行雾状混合，混合后的溶液在喷射式3D打印机的打印下，最后沉降到被加热的打印模型底板上，固化成型；循环打印，直至完成打印模型。
进一步，优选所述打印模型底板上铺设厚度为200um的黑宝石粉末层，黑宝石粉粒的粒径为1～200um。
进一步，优选所述被加热的打印模型底板的温度为30～40℃。
进一步，优选所述A溶液和B溶液按照3∶1或4∶1或5∶1的体积比进行混合。
本发明的设计构思为：在脲醛树脂溶液中再加入硅溶胶、三聚氰胺树脂在30～40°条件聚合反应，所生成的溶胶作为A溶液，使用过硫酸铵和氯化钙混合的固化剂B溶液，通过喷射式3D打印机，使其雾化，在混合空腔中混合发生预聚反应，再通过打印头喷射到温度为30～40℃的打印模型底板上，与铺设的黑宝石材料瞬间固化成型。
本发明的有益效果主要表现在：价格低廉，是其他3D打印材料价格的1/4-1/5；成型强度高，属于高强脆性材料。
附图说明
图1是喷射式3D打印机的喷嘴装置的结构示意图。
图2是喷射式3D打印机的喷嘴装置工作示意图。
图3是3D打印材料被喷嘴装置喷射到打印模型底板上的状态图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1和图2，一种用于喷射式3D打印机快速固化的3D打印材料包括A溶液和B溶液，所述A溶液与B溶液的质量比为3∶1～5∶1，混合后能在几秒钟～2小时内固化并形成强度。黑宝石粉粒作为喷射式3D打印机的骨架材料。
如图2所示，为喷射式3D打印机的喷嘴装置：002为高压进气管，001为高气压气流，003为A溶液雾化流，005是B溶液雾化流，007是喷嘴本体，008是打印模型；所述喷嘴本体上还设有高压进气口，所述高压进气口与高压进气管连通，所述喷嘴本体为顶点朝下的倒锥形体，所述高压进气口设置在所述倒锥形体的顶面中部，所述倒锥形体的顶面上还开有进料口，所述进料口与用以输送雾化后的打印材料的进料管连通，所述倒锥形体的下端设有喷嘴出口；所述倒锥形体的内部设有进气通道、进料通道和用以雾化后的打印材料混合的混合腔017，所述进气通道竖直布置，所述混合腔017位于所述进气通道的下方，所述进气通道的上端与所述进气口连通，所述进料通道的上端与所述进料口连通，所述进气通道的下端与所述混合腔017的上端连通，所述进料通道的下端与所述混合腔017的中下部连通，所述混合腔的下端与喷嘴出口连通，所述进气通道、混合腔均与喷嘴出口同轴设置；所述进料口设置有两个，分别为第一进料口和第二进料口，所述第一进料口与所述第二进料口对称布置在所述高压进气口的两侧的倒锥形体的顶面上；所述进料通道设置有两个，分别为第一进料通道和第二进料通道，所述第一进料通道与所述第二进料通道对称布置在所述进气通道的两侧；所述第一进料通道的上端与所述第一进料口连通，所述第一进料通道的下端与所述混合腔017的一侧的中下部连通，所述第二进料通道的上端与所述第二进料口连通，所述第二进料通道的下端与所述混合腔017的另一侧的中下部连通。当然所述进料通道可以设有两个以上。
如图3所示，014为A溶液的雾化微粒，015为B溶液的雾化微粒，016为黑宝石粉粒。
实施例一：
1、A溶液和B溶液的制备：
A溶液的制备：由摩尔比(F/U)小于1.5、游离甲醛含量≤3mg/100g的E0级环保脲醛树脂与质量浓度为30～40％硅溶胶，硅溶胶PH值8～9，平均粒径7～24nm，比表面积140～400m2/g，粘度17～20cp；再加入质量浓度为40～55％的三聚氰胺树脂水溶液，按质量比2∶1∶1在40～60℃条件下混合生成的质量浓度为45～85％的乳白色聚硅胺树脂溶液，该溶液作为A溶液使用。
B溶液的制备：为固化剂，包括氯化钙水溶液和过硫酸铵水溶液；其中氯化钙的纯度为90％，分别向氯化钙和过硫酸铵中加入纯净水拌制成水溶液，氯化钙水溶液的质量浓度为4％～10％；过硫酸铵水溶液的质量浓度为1％～2％，按质量比1∶1，在常温下混合，作为B溶液使用。
2、打印方法：
通过喷射式3D打印机的喷嘴装置，A溶液、B溶液在气流的作用下分别通过A料管道004和B料管道006被带入第一进料通道和第二进料通道，A溶液与B溶液按体积比A∶B＝5∶1在混合空腔017内混合发生预聚反应，发生预聚反应的混合溶液在气流001的作用下，以直径40um左右的雾滴喷射到铺设有黑宝石粉末的打印模型底板上009，打印模型底板009被加热到40℃，喷射出来的混合溶液遇到具有一定温度的黑宝石粉末材料，瞬间固化成型，喷射式3D打印机的喷嘴装置根据打印模型的模型轨迹逐层成型并叠加，直至完成打印模型的打印。
黑宝石粉末的铺设厚度为200um，黑宝石粉粒的粒径为1-200um。
实施例二：
1、A溶液和B溶液的制备方法与实施例一相同。
2、打印方法中：A溶液与B溶液按体积比为A∶B＝4∶1在混合空腔017内混合，打印模型底板009被加热到36℃；其它操作同实施例1。
实施例三：
1、A溶液和B溶液的制备方法与实施例一相同。
2、打印方法中：A溶液与B溶液按体积比为A∶B＝3∶1在混合空腔017内混合，打印模型底板009被加热到35℃；其它操作同实施例1。
本发明的目的是为喷射式3D打印机提供一种可以成型的材料。

Claims (5)

1.一种用于喷射式3D打印机快速固化的3D打印材料，其特征在于：所述3D打印材料包括A溶液和B溶液，所述A溶液与B溶液的质量比为3∶1～5∶1；
所述A溶液是由脲醛树脂、质量浓度为30～40％硅溶胶和质量浓度40-60％三聚氰胺树脂水溶液按质量比2∶1∶1在40～60℃条件下充分搅拌混合生成质量浓度为45～85％的聚硅胺树脂溶液；
所述B溶液是由质量浓度为4％～10％的氯化钙水溶液和质量浓度为1％～2％的过硫酸铵水溶液按2∶1常温混合而成。
2.如权利要求1所述的一种用于喷射式3D打印机快速固化的3D打印材料，其特征在于：所述A溶液、B溶液两溶液分别雾化成直径为40um的雾滴，然后实行雾状混合，混合后的溶液在喷射式3D打印机的打印下，最后沉降到被加热的打印模型底板上，逐层成型并叠加，直至完成打印模型。
3.如权利要求2所述的一种用于喷射式3D打印机快速固化的3D打印材料，其特征在于：所述打印模型底板上铺设厚度为200um的黑宝石粉末层，黑宝石粉粒的粒径为1～200um。
4.如权利要求2所述的一种用于喷射式3D打印机快速固化的3D打印材料，其特征在于：所述被加热的打印模型底板的温度为30～40℃。
5.如权利要求2所述的一种用于喷射式3D打印机快速固化的3D打印材料，其特征在于：所述A溶液和B溶液按照3∶1或4∶1或5∶1的体积比进行混合。
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