CN106042374A - 一种解决熔融沉积3d打印强度的方法 - Google Patents

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刘屹东
闵永刚
马寸亮
朱祎祎
申佳欣
冯亚飞
张栋
刘星明
肖壮青
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Abstract

本发明涉及一种解决熔融沉积3D打印强度的方法，属于3D打印技术领域。本发明的技术方案包括：在常见的应用于熔融沉积3D打印线材的表面涂覆一层吸波材料，然后应用3D打印机打出设计好的模型，将模型放到微波炉里进行微波处理，在特定波长的作用下，吸波材料产生高温，控制微波强度和微波时间，达到使层与层之间堆叠的线材局部高温融化至粘弹态，则层与层之间的粘结将更加牢固，而不仅仅是表面的粘结。本发明提供的技术方案将大大解决熔融沉积打印件层与层之间粘结不紧，容易开裂、断裂等的问题，可广泛应用于3D打印技术领域。

Description

一种解决熔融沉积3D打印强度的方法
技术领域
本发明涉及一种解决熔融沉积3D打印强度的方法，属于3D打印技术领域。
背景技术
3D打印技术又称增材制造技术，是一种累积制造技术，即快速成形技术，它是一种以数字模型文件为基础，运用光固化树脂、特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段3D打印技术已经得到了快速的发展，并且在熔融沉积、光固化激光烧结等技术领域发展的较快，并且取得了一定的认可。但是，制约3D打印技术发展的瓶颈依然是材料的研发上，严重制约了3D打印技术的应用。其中熔融沉积打印得到的零件有一个致命的缺点就是，层与层之间粘结的不够紧密，即层向的强度达不到传统塑料制件的标准。本发明在现有熔融沉积打印线材的基础上涂覆一层特殊的吸波材料，在得到打印制件后，运用微波的技术二次固化，从而解决提高打印零件强度的效果。
发明内容
本发明解决的技术问题是：提出一种解决熔融沉积3D打印强度的方法，将吸波材料涂覆到打印线材的表面，在得到打印零件后，运用微波的技术二次固化，从而提高零件的强度。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种解决熔融沉积3D打印强度的方法，包括以下步骤：
步骤1：常见熔融沉积3D打印线材的表面处理，使其表面有一定的粗糙度；
步骤2：制备吸波材料；
步骤3：将步骤2得到的吸波材料涂覆到步骤1处理过的线材上；
步骤4：用步骤3得到的涂有吸波材料的3D打印线材打印出零件，得到3D打印零件；
步骤5：将步骤4得到零件微波处理。
优选的，步骤1所述的用砂纸打磨3D打印线材，增大其表面粗糙镀。
优选的，步骤2所述的吸波材料采用石墨烯，其制备方法采用传统的hummers方法或改进的两步法制备。
优选的，步骤3采用浸泡的方法涂覆时，吸波材料的浓度为1-50mg/ml，浸泡时间为6-24h，然后自然风干。
优选的，步骤4所述的打印时速度为500-2000mm/min。
优选的，步骤5所述的所述的微波的功率为500-2000W，微波的时间为20-60min。
本发明有益效果是在现有的3D打印线材的基础上，在其表面涂覆一层吸波材料，然后利用微波的技术提高3D打印零件的强度，从而解决熔融沉积打印技术层与层之间强度低的问题。
附图说明
图1为未加吸波材料石墨烯的3D打印样品的表面图。
图2为未加吸波材料石墨烯的3D打印样品的侧面图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的发明是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例以ABS为打印线材，用砂纸打磨的方式处理其表面，然偶将其浸泡在石墨烯的水分散液中：
步骤1：用砂纸打磨ABS线材的表面，使其表面能够附着足够的石墨烯吸波材料；
步骤2：石墨烯采用传统的hummers方法或改进的两步法制备，以鳞片石墨为原料，得到氧化石墨烯，超声处理1h后，得到20mg/ml的氧化石墨烯的分散液；
步骤3：将步骤1得到的ABS线材浸泡到步骤2得到的氧化石墨烯分散液中12h，然后自然风干。
步骤4：将步骤3得到的ABS线材用于打印零件，打印速度设为1200mm/min。
步骤5：步骤4得到的3D打印零件在1000W的微波炉中处理30min，得到层与层之间强度足够的打印零件。
测试所得到的样品的一系列性能，得到数据如下：
图1：未加吸波材料石墨烯的3D打印样品的表面图，可以看出其表面比较平整。
图2：未加吸波材料石墨烯的3D打印样品的侧面图，可以看出其较平整的表面。
实施例2
本实施例以PLA为打印线材，用砂纸打磨的方式处理其表面，然偶将其浸泡在石墨烯的水分散液中：
步骤1：用砂纸打磨PLA线材的表面，使其表面能够附着足够的石墨烯吸波材料；
步骤2：石墨烯采用传统的hummers方法或改进的两步法制备，以鳞片石墨为原料，得到氧化石墨烯，超声处理1h后，得到20mg/ml的氧化石 墨烯的分散液；
步骤3：将步骤1得到的PLA线材浸泡到步骤2得到的氧化石墨烯分散液中12h，然后自然风干。
步骤4：将步骤3得到的PLA线材用于打印零件，打印速度设为1200mm/min。
步骤5：步骤4得到的3D打印零件在1000W的微波炉中处理30min，得到层与层之间强度足够的打印零件。
实施例3
本实施例以PLA为打印线材，用砂纸打磨的方式处理其表面，然偶将其浸泡在石墨烯的水分散液中：
步骤1：用砂纸打磨PLA线材的表面，使其表面能够附着足够的石墨烯吸波材料；
步骤2：石墨烯采用传统的hummers方法或改进的两步法制备，以鳞片石墨为原料，得到氧化石墨烯，超声处理1h后，得到40mg/ml的氧化石墨烯的分散液；
步骤3：将步骤1得到的PLA线材浸泡到步骤2得到的氧化石墨烯分散液中12h，然后自然风干。
步骤4：将步骤3得到的PLA线材用于打印零件，打印速度设为1000mm/min。
步骤5：步骤4得到的3D打印零件在5000W的微波炉中处理10min，得到层与层之间强度足够的打印零件。
实施例4
本实施例以ABS为打印线材，用砂纸打磨的方式处理其表面，然偶将其浸泡在石墨烯的水分散液中：
步骤1：用砂纸打磨ABS线材的表面，使其表面能够附着足够的石墨烯吸波材料；
步骤2：石墨烯采用传统的hummers方法或改进的两步法制备，以鳞片石墨为原料，得到氧化石墨烯，超声处理1h后，得到30mg/ml的氧化石墨烯的分散液；
步骤3：将步骤1得到的ABS线材浸泡到步骤2得到的氧化石墨烯分散液中12h，然后自然风干。
步骤4：将步骤3得到的ABS线材用于打印零件，打印速度设为1500mm/min。
步骤5：步骤4得到的3D打印零件在800W的微波炉中处理30min，得到层与层之间强度足够的打印零件。

Claims (8)

1.一种解决熔融沉积3D打印强度的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：常见熔融沉积3D打印线材的表面处理，使其表面有一定的粗糙度；
步骤2：吸波材料的制备；
步骤3：将步骤2得到的吸波材料吸波材料涂覆到步骤1处理过的3D打印线材上；
步骤4：用步骤3得到的涂有吸波材料的3D打印线材打印出零件，得到3D打印零件；
步骤5：将步骤4得到零件微波处理。
2.根据权利要求1中所述的一种解决熔融沉积3D打印强度的方法，其特征在于：步骤1中所述的熔融沉积3D打印线材为ABS、PLA、HIPS、Nylon、TPE、TUP、TPR、PETG、PC中的任一种。
3.根据权利要求1中所述的一种解决熔融沉积3D打印强度的方法，其特征在于：步骤1中所述的可以使打磨、抛光、刻蚀、腐蚀中的任一种方法使得线材表面粗糙。
4.根据权利要求1中所述的一种解决熔融沉积3D打印强度的方法，其特征在于：步骤2中所述的吸波材料为石墨烯、碳纳米管、导电高分子包括：聚苯胺、聚噻吩中的任一种。
5.根据权利要求1中所述的一种解决熔融沉积3D打印强度的方法，其特征在于：步骤3中所述的涂覆到3D打印线材上吸波材料的方法为喷涂、浸泡中的任一种。
6.根据权利要求1中所述的一种解决熔融沉积3D打印强度的方法，其特征在于：步骤3中采用浸泡的方法涂覆时，吸波材料的浓度为1-50mg/ml，浸泡时间为6-24h。
7.根据权利要求1中所述的一种解决熔融沉积3D打印强度的方法，其特征在于：步骤4中3D打印时速度为500-2000mm/min。
8.根据权利要求1中所述的一种解决熔融沉积3D打印强度的方法，其特征在于：步骤5中所述的微波的功率为500-2000W，微波的时间为20-60min。
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