CN106493357A - 一种基于金属阳离子还原的3d打印方法 - Google Patents

一种基于金属阳离子还原的3d打印方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于金属阳离子还原的3D打印方法，步骤如下：步骤1)将待打印的3D模型数据输入3D打印机的主控器内；步骤2)将金属化合物溶液或熔融的金属化合物加入3D打印机的料槽中；步骤3)3D打印机执行打印命令，并按照3D模型的形状在工作台上逐层堆积打印金属化合物溶液或熔融的金属化合物；同时，3D打印机的主控器启动3D打印机的负电子发生器向工作台上堆积的打印层发射负电子，打印层的金属阳离子得到负电子后还原形成金属原子，金属原子在打印层上析出形成金属电镀层；步骤4)每打印一层后，成型工作台下降一层的高度；步骤5)重复步骤3)和步骤4)形成3D产品。

Description

一种基于金属阳离子还原的3D打印方法
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种基于金属阳离子还原的3D打印方法。
背景技术
3D打印机又称三维打印机，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、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。现阶段三维打印机被用来制造产品。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造。特别是一些高价值应用，比如髋关节或牙齿，或一些飞机零部件灯，已经有使用这种技术打印而成的零部件。
目前的金属3D打印技术是采用粉末烧结成形。如中国发明专利CN105562696A公开了一种金属3D打印方法，包括以下步骤:(1)制备粘结剂；(2)数据建模；(3)制造金属胚体；(4)去除粘结剂；(5)烧结；(6)冷却金属零件；(7)取出金属零件。然而，金属粉末依赖粘结剂粘结在一起，烧结后形成的零件表面粗糙，造成产品的质量差。另外，也可以通过机械打磨解决工件表面粗糙的问题，然而，机械打磨需要人工操作，而且实际生产过程中，难免会剖坏工件的形状。
鉴于以上缺陷，亟待设计一种新的3D打印方法，能够生产出表面光滑的产品。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：提供一种基于金属阳离子还原的3D打印方法，通过负离子发射器向一层层堆叠的打印层发射负离子，促使金属阳离子转化为金属原子，从而使得金属3D打印成形的零件外观光滑。
本发明的技术方案是：一种基于金属阳离子还原的3D打印方法，步骤如下：
步骤1)将待打印的3D模型分为多层，将每层的数据输入3D打印机的主控器内；
步骤2)将金属化合物溶液或熔融的金属化合物加入3D打印机的料槽中；
步骤3)3D打印机执行打印命令，并按照3D模型的形状在工作台上逐层堆积打印金属化合物溶液或熔融的金属化合物；同时，3D打印机的主控器启动3D打印机的负电子发生器向工作台上堆积的打印层发射负电子，打印层的金属阳离子得到负电子后还原形成金属原子，金属原子在打印层上析出形成金属电镀层；
步骤4)每打印一层后，成型工作台下降一层的高度；
步骤5)重复步骤3)和步骤4)使得金属阳离子不断被还原成金属原子在工作台上析出金属电镀层，3D打印机逐层不断以金属电镀层堆积打印物体的外壳，以电解后的非金属化合物填充壳体内部，形成3D产品。
所述金属化合物溶液为饱和溶液。
所述金属阳离子中的金属元素为钨、钼、钽、铌、钴、镍、铀、钍、铋、锡、铜、铅、锌、钛、锰、钒、金、银、铂、钯、铟、钌、锇、铱、锗、镓中的任意一种。
所述负电子在真空环境下传送至所述金属化合物溶液或者熔融的金属化合物中。
与现有技术相比，该基于金属阳离子还原的3D打印方法，通过金属阳离子得到负电子形成金属单质，并且相互按照3D模型叠加得到产品，由于通过金属单质叠加，因此保证了产品表面精度高，提高了产品质量要求。
具体实施方式
如下具体实施方式将进一步说明。
在下文中，阐述了多种特定细节，以便提供对构成所描述实施例基础的概念的透彻理解。然而，对本领域的技术人员来说，很显然所描述的实施例可以在没有这些特定细节中的一些或者全部的情况下来实践。在其他情况下，没有具体描述众所周知的处理步骤。
实施例1：
一种基于金属阳离子还原的3D打印方法，其特征在于步骤如下：
步骤1)将待打印的3D模型分为多层，将每层的数据输入3D打印机的主控器内；
步骤2)将饱和硫酸铜溶液加入3D打印机的料槽中；
步骤3)3D打印机执行打印命令，并按照3D模型的形状在工作台上逐层堆积打印硫酸铜溶液；同时，3D打印机的主控器启动3D打印机的负电子发生器向工作台上的硫酸铜溶液发射负电子，打印层的铜离子得到负电子后还原形成金属铜原子，金属铜原子在打印层上析出形成金属铜电镀层；
步骤4)每打印一层后，成型工作台下降一层的高度；
步骤5)重复步骤3)和步骤4)使得金属铜离子不断被还原成金属铜原子在工作台上析出金属铜电镀层，3D打印机逐层不断以金属铜电镀层堆积打印物体的外壳，以电解后的非金属化合物填充壳体内部，形成3D产品。
所述负电子在真空环境下传送至所述硫酸铜溶液中。
实施例2：
一种基于金属阳离子还原的3D打印方法，其特征在于步骤如下：
步骤1)将待打印的3D模型分为多层，将每层的数据输入3D打印机的主控器内；
步骤2)将熔融状态的硫酸铜加入3D打印机的料槽中；
步骤3)3D打印机执行打印命令，3D打印机的负电子发生器按照3D模型的形状向料槽中发射负电子，溶液中的铜离子得到负电子后成形铜单质并吸附在工作台上；所述负电子在真空环境下传送至所述熔融状态的硫酸铜中；
步骤3)3D打印机执行打印命令，并按照3D模型的形状在工作台上逐层堆积打印熔融的硫酸铜；同时，3D打印机的主控器启动3D打印机的负电子发生器向工作台上的硫酸铜溶液发射负电子，打印层的铜离子得到负电子后还原形成金属铜原子，金属铜原子在打印层上析出形成金属铜电镀层；
步骤4)每打印一层后，成型工作台下降一层的高度；
步骤5)重复步骤3)和步骤4)使得金属铜离子不断被还原成金属铜原子在工作台上析出金属铜电镀层，3D打印机逐层不断以金属铜电镀层堆积打印物体的外壳，以电解后的非金属化合物填充壳体内部，形成3D产品。
所述负电子在真空环境下传送至所述硫酸铜溶液中。
实施例3：
一种基于金属阳离子还原的3D打印方法，其特征在于步骤如下：
步骤1)将待打印的3D模型分为多层，将每层的数据输入3D打印机的主控器内；
步骤2)将饱和硝酸银溶液加入3D打印机的料槽中；
步骤3)3D打印机执行打印命令，并按照3D模型的形状在工作台上逐层堆积打印硝酸银溶液；同时，3D打印机的主控器启动3D打印机的负电子发生器向工作台上的硝酸银溶液发射负电子，打印层的银离子得到负电子后还原形成金属银原子，金属银原子在打印层上析出形成金属银电镀层；
步骤4)每打印一层后，成型工作台下降一层的高度；
步骤5)重复步骤3)和步骤4)使得金属银离子不断被还原成金属银原子在工作台上析出金属银电镀层，3D打印机逐层不断以金属银电镀层堆积打印物体的外壳，以电解后的非金属化合物填充壳体内部，形成3D产品。
所述负电子在真空环境下传送至所述硝酸银溶液中。
实施例4：
一种基于金属阳离子还原的3D打印方法，其特征在于步骤如下：
步骤1)将待打印的3D模型分为多层，将每层的数据输入3D打印机的主控器内；
步骤2)将饱和硫酸镍溶液加入3D打印机的料槽中；
步骤3)3D打印机执行打印命令，并按照3D模型的形状在工作台上逐层堆积打印硫酸镍溶液；同时，3D打印机的主控器启动3D打印机的负电子发生器向工作台上的硫酸镍溶液发射负电子，打印层的镍离子得到负电子后还原形成金属镍原子，金属镍原子在打印层上析出形成金属镍电镀层；
步骤4)每打印一层后，成型工作台下降一层的高度；
步骤5)重复步骤3)和步骤4)使得金属镍离子不断被还原成金属镍原子在工作台上析出金属镍电镀层，3D打印机逐层不断以金属镍电镀层堆积打印物体的外壳，以电解后的非金属化合物填充壳体内部，形成3D产品。
所述负电子在真空环境下传送至所述硫酸镍溶液中。
实施例5：
一种基于金属阳离子还原的3D打印方法，其特征在于步骤如下：
步骤1)将待打印的3D模型分为多层，将每层的数据输入3D打印机的主控器内；
步骤2)将饱和氯化锌溶液加入3D打印机的料槽中；
步骤3)3D打印机执行打印命令，并按照3D模型的形状在工作台上逐层堆积打印氯化锌溶液；同时，3D打印机的主控器启动3D打印机的负电子发生器向工作台上的氯化锌溶液发射负电子，打印层的锌离子得到负电子后还原形成金属锌原子，金属锌原子在打印层上析出形成金属锌电镀层；
步骤4)每打印一层后，成型工作台下降一层的高度；
步骤5)重复步骤3)和步骤4)使得金属锌离子不断被还原成金属锌原子在工作台上析出金属锌电镀层，3D打印机逐层不断以金属锌电镀层堆积打印物体的外壳，以电解后的非金属化合物填充壳体内部，形成3D产品。
所述负电子在真空环境下传送至所述硫酸镍溶液中。
与现有技术相比，该基于金属阳离子还原的3D打印方法，通过金属阳离子得到负电子形成金属单质，并且相互按照3D模型叠加得到产品，由于通过金属单质叠加，因此保证了产品表面精度高，提高了产品质量要求。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (4)

1.一种基于金属阳离子还原的3D打印方法，其特征在于,步骤如下：
步骤1)将待打印的3D模型分为多层，将每层的数据输入3D打印机的主控器内；
步骤2)将金属化合物溶液或熔融的金属化合物加入3D打印机的料槽中；
步骤3)3D打印机执行打印命令，并按照3D模型的形状在工作台上逐层堆积打印金属化合物溶液或熔融的金属化合物；同时，3D打印机的主控器启动3D打印机的负电子发生器向工作台上堆积的打印层发射负电子，打印层的金属阳离子得到负电子后还原形成金属原子，金属原子在打印层上析出形成金属电镀层；
步骤4)每打印一层后，成型工作台下降一层的高度；
步骤5)重复步骤3)和步骤4)使得金属阳离子不断被还原成金属原子在工作台上析出金属电镀层，3D打印机逐层不断以金属电镀层堆积打印物体的外壳，以电解后的非金属化合物填充壳体内部，形成3D产品。
2.如权利要求1所述的基于金属阳离子还原的3D打印方法，其特征在于，所述金属化合物溶液为饱和溶液。
3.如权利要求1所述的基于金属阳离子还原的3D打印方法，其特征在于，所述金属阳离子中的金属元素为钨、钼、钽、铌、钴、镍、铀、钍、铋、锡、铜、铅、锌、钛、锰、钒、金、银、铂、钯、铟、钌、锇、铱、锗、镓中的任意一种。
4.如权利要求1所述的基于金属阳离子还原的3D打印方法，其特征在于，所述负电子在真空环境下传送至所述金属化合物溶液或者熔融的金属化合物中。
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