CN106001385A - 一种3d打印石英砂材料 - Google Patents

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毛春生
孟庆文
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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

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Abstract

本发明涉及一种3D打印石英砂材料，所述石英砂材料为不同粒度的石英砂，其粒度范围在40目‑140目之间；所述石英砂的粒度按以下比例配置：40目的含量在3%至10%重量份之间，50目的含量在10%至20%重量份之间，70目的含量在45%至60%重量份之间，100目的含量在26%至41%重量份之间，140目的含量在3%重量份以下。同时，在配比过程中需要尽可能控制140目粒度石英砂的含量，使其降到最低。这种配置方案可使打印实体的间隙减少到15%以下，从而有效提高3D打印产品的紧实度和强度。并且，所述3D打印用石英砂材料中石英砂的主要化学成分为二氧化硅，所述二氧化硅占整体石英砂重量的95%或者更高，这样可降低产品的碱性，减少固化剂的加入量，从而可以降低打印成本。

Description

一种3D打印石英砂材料
技术领域
本发明涉及一种3D打印材料，尤其涉及一种3D打印石英砂材料。
背景技术
3D打印技术是一种快速成形技术，主要利用微滴喷射和粉末颗粒粘结技术实现成形。在成形过程中，先将粉末颗粒与固化剂混合搅拌，然后铺好一层厚度固定的粉末颗粒材料，再通过喷头将粘结剂选择性的喷射在铺好的粉末颗粒层上，重复此操作，一层一层叠加起来，最终实现固化粘结成型。然而现有的3D打印粉末材料主要为石塑粉末，尼龙，覆膜砂等，制造成本较高，价格昂贵，并且主要依赖于进口。公开号为CN105215281A的申请，公开了一种3D打印石英覆膜砂制备方法，主要原料为石英砂，通过SDS的水溶液预处理后，作为主要原料与丙酮等多种有机试剂一起进行搅拌，干燥研磨后得到3D打印石英覆膜砂。但是，该专利中采用的石英覆膜砂制备过程复杂，成本高，而且所用的有机试剂中部分为有毒试剂，容易造成环境污染，不利于工业产业化应用。专利CN204658979U公开了一种3D打印设备，采用石英砂为基础铺设砂层，UV环氧胶粘接而成3D打印产品。但是，该专利是针对3D打印设备的，并不涉及所用石英砂的二氧化硅含量和粒度，也没有公开所得3D打印产品的强度是否有所提高,因此,如何设计和开发一种低成本、强度高的3D打印石英砂材料，成为本领域中亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明针对现有技术中3D打印材料存在制造成本高、价格昂贵、依赖进口的砂型、芯强度低的缺陷，提供了一种3D打印石英砂材料，所述3D打印石英砂材料打印出来的实体部件强度高、成本低、操作容易。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种3D打印石英砂材料，其特征在于：所述石英砂材料为不同粒度的石英砂，其粒度范围在40目-140目之间；所述石英砂的粒度按以下比例配置：40目的含量在3%至10%重量份之间，50目的含量在10%至20%重量份之间，70目的含量在45%至60%重量份之间，100目的含量在26%至41%重量份之间，140目的含量在3%重量份以下。
进一步的，所述的石英砂材料中，二氧化硅占整体石英砂重量的95%或者更高。
进一步的，所述的石英砂材料中，含泥量占整体石英砂重量的0.2%以下。
进一步的，所述的石英砂材料中，尽可能控制140目石英砂的含量，使其降到最低。
进一步的，所述的石英砂材料在根据粒度不同按照比例配置完成后，加入机械搅拌机中混匀。
进一步的，所述石英砂材料通过3D打印设备进行铺砂打印，取出打印试块，检测其抗压强度。
本发明的技术效果如下：
（1）本发明所用到的生产原料为石英砂材料，是石英石经破碎加工而成的石英颗粒，天然存在，价格较低，而且石英砂的主要化学成分为二氧化硅，其占整体石英砂重量的95%或者更高，能够降低产品的碱性，减少固化剂的加入量，从而可以降低打印成本，并有效避免喷射过程中粉末材料的分层；
（2）本发明所用到的石英砂材料的含泥量占整体石英砂重量的0.2%以下，这样可控制打印实体的透气性，防止长时间不硬化的情况，从而可以使所得到的打印实体抗压强度高，产品性能好；
（3）本发明所得到的打印实体产品可使间隙减少到15%以下，提高紧实度，并且打印效率比较高。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明涉及的3D打印石英砂材料，为不同粒度的石英砂，所用的生产原料石英砂的粒度按以下比例配置：40目的含量在3%至10%重量份之间，50目的含量在10%至20%重量份之间，70目的含量在45%至60%重量份之间，100目的含量在26%至41%重量份之间，140目的含量在3%重量份以下。这种配置方案可使打印实体的间隙减少到15%以下，从而有效的提高3D打印产品的紧实度和强度。
并且，所述3D打印石英砂材料中石英砂的主要化学成分为二氧化硅，所述二氧化硅占整体石英砂重量的95%或者更高，这样可降低产品的碱性，减少固化剂的加入量，从而可以降低打印成本，并有效避免喷射过程中粉末材料的分层。同时，本发明所用到的石英砂材料的含泥量占整体石英砂重量的0.2%以下，这样可控制打印实体的透气性，防止长时间不硬化的情况，从而可以使所得到的打印实体抗压强度高，产品性能好。
实施例1
本方案中的3D打印用石英砂的粒度配比（质量百分含量）按以下比例配置：
二氧化硅 95%
40目 3%
50目 15%
70目 50%
100目 32%
该石英砂的制备和检测过程如下：
（1）将此配比的石英砂在机械搅拌机中混匀；
（2）加入3D打印设备进行铺砂打印；
（3）取出打印试块，检测其抗压强度为6.3MPa。
实施例2
本方案中的3D打印用石英砂的粒度配比（质量百分含量）按以下比例配置：
二氧化硅 98%
40目 10%
50目 15%
70目 45%
100目 30%
该石英砂的制备和检测过程如下：
（1）将此配比的石英砂在机械搅拌机中混匀；
（2）加入3D打印设备进行铺砂打印；
（3）取出打印试块，检测其抗压强度为5.9MPa。
实施例3
本方案中的3D打印用石英砂的粒度配比（质量百分含量）按以下比例配置：
二氧化硅 99%
40目 4%
50目 10%
70目 60%
100目 26%
该石英砂的制备和检测过程如下：
（1）将此配比的石英砂在机械搅拌机中混匀；
（2）加入3D打印设备进行铺砂打印；
（3）取出打印试块，检测其抗压强度为6.5MPa。
以上对本发明所提供的3D打印石英砂材料进行了详细介绍，本文中应用了实施例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (6)

1.一种3D打印石英砂材料，其特征在于：所述石英砂材料为不同粒度的石英砂，其粒度范围在40目-140目之间；所述石英砂的粒度按以下比例配置：40目的含量在3%至10%重量份之间，50目的含量在10%至20%重量份之间，70目的含量在45%至60%重量份之间，100目的含量在26%至41%重量份之间，140目的含量在3%重量份以下。
2.根据权利要求1所述的3D打印石英砂材料，其特征在于：所述石英砂中二氧化硅占整体石英砂重量的95%或者更高。
3.根据权利要求1所述的3D打印石英砂材料，其特征在于：含泥量占整体石英砂重量的0.2%以下。
4.根据权利要求1所述的3D打印石英砂材料，其特征在于：尽可能控制140目石英砂的含量，使其降到最低。
5.根据权利要求1所述的3D打印石英砂材料，其特征在于：所述的石英砂材料在根据粒度不同按照比例配置完成后，加入机械搅拌机中混匀。
6.根据权利要求1所述的3D打印石英砂材料，其特征在于：所述石英砂材料通过3D打印设备进行铺砂打印，取出打印试块，检测其抗压强度。
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