CN106810200A - 双组份陶瓷3d打印挤出成型材料及其使用方法 - Google Patents

双组份陶瓷3d打印挤出成型材料及其使用方法 Download PDF

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Abstract

一种双组分陶瓷3D打印挤出成型材料，材料组分包括A料和B料，其中A料为陶泥与粘接剂的混合物，B料为陶泥与固化剂的混合物；材料形状为浆料状。A料中陶泥与粘接剂的质量比为60‑80:40‑20；B料中陶泥与固化剂的质量比为60‑80:40‑20。打印时，将陶瓷浆料A料和B料分别装在A、B储料罐中，用输送管道分别将A、B储料罐与混料管连接，打印陶瓷坯体，将坯体自然干燥后烘干，将坯体进行后期处理，将坯体进行烧结冷却，即得到所需的陶瓷产品。本发明将材料分成两个组分分别制作保存，延长了材料的保存时间，而打印时则加速了产品的固化，提高了打印的速度。

Description

双组份陶瓷3D打印挤出成型材料及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种3D打印材料及其使用方法，尤其是双组分陶瓷3D打印挤出成型材料及其使用方法，属于3D打印技术领域。
背景技术
3D打印技术是目前一种新兴快速成型技术，它是一种以数字模型文件为基础， 运用粉末状材料、丝状、膏体状等材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。随着3D打印技术的发展和应用，材料成为限制3D打印技术未来走向的关键因素之一，目前3D打印材料主要包括高分子材料、金属材料、无机非金属材料和食品材料等。
陶瓷3D打印工艺采用的原材料为陶瓷粉末或陶瓷浆料，而成型技术及工艺，目前分为直接成型和间接成型两种成型方法，直接成型采用选择性激光烧结成型，直接得到陶瓷产品， 成型速度快， 精度高， 但能耗高，对材料和打印机的要求高，因而成本高昂，不利于3D打印的大规模推广和使用；间接成型采用高分子材料作为载体对陶瓷颗粒包覆， 在打印时进行加热， 高分子材料熔融后进行粘结成型，再通过脱脂、 排塑、 烧结等后续工艺得到陶瓷产品， 成型条件温和， 成本较低， 但后续工艺复杂，成型周期长，且精度较差。因此，找到一种新的材料和成型方法是解决上述问题的有效办法之一。
通过对国内专利进行检索，发现有相关专利，举例如下：
1.专利申请号CN201510907610.4，名称为“一种陶瓷料浆及陶瓷材料3D打印成型方法”的发明专利公开了一种陶瓷料浆及陶瓷材料3D打印成型方法，其中陶瓷料浆由分散相和连续相组成；所述分散相为陶瓷粉体或陶瓷粉体和助剂的组合；所述连续相由分散介质、分散剂和粘结剂组成，所述分散介质为莰烯；该陶瓷料浆解决了现有技术中3D打印材料质量不稳定、品种较为单一、难以打印复杂和高强度产品的问题，提高了3D打印材料的质量和强度，实现了复杂和高强度产品的3D打印，同时丰富了3D打印材料的种类。
2.专利申请号CN201510982232.6，名称为“一种陶瓷材料的3D打印成型方法”的发明专利公开了一种陶瓷材料的3D打印成型方法，本发明是采用直接成型的方法对粘土材料进行3D打印成型得到，利用粘土本身具有的塑性和粘结性，直接将粘土材料用3D打印机进行打印成型得到陶瓷的坯体，然后进行烧结得到陶瓷产品，该成型方法打印得到的陶瓷产品具有成本低廉，精度高，方法简单，易于工业化生产的优点，促进了3D打印成型技术在生活中的推广应用，具有广阔的市场前景。
以上专利虽然都涉及到陶瓷3D打印材料和成型方法，但都无法避免打印过程中脱脂、 排塑等处理工艺，存在步骤多，成型周期长，精度差等缺陷，因此需要改进。
发明内容
本发明针对目前陶瓷采用3D打印激光烧结成型存在能耗高，对材料和打印机的要求高的缺陷以及采用有机粘结成型陶瓷具有的工艺复杂和含有有机杂质的缺点提出了一种双组份陶瓷3D打印挤出成型材料及其使用方法。
本发明为解决上述问题所采用的技术手段为：一种双组分陶瓷3D打印挤出成型材料，材料组分包括A料和B料，其中A料为陶泥与粘接剂的混合物，B料为陶泥与固化剂的混合物；材料形状为浆料状。
进一步地，A料中陶泥与粘接剂的质量比为60-80:40-20。
进一步地，B料中陶泥与固化剂的质量比为60-80:40-20。
进一步地，陶泥为包括高岭石、水白云母、蒙脱石、石英和长石的普通陶土。
进一步地，粘结剂为环氧树脂。
进一步地，固化剂为多胺类或酸酐类物质。
进一步地，将陶泥分别按比例与粘接剂或固化剂放入搅拌机中搅拌均匀即分别得到A、B浆料。
一种双组份陶瓷3D打印挤出成型材料的使用方法，将陶瓷浆料A料和B料分别装在A、B储料罐中，用输送管道分别将A、B储料罐与混料管连接，打印陶瓷坯体，将坯体自然干燥后烘干，将坯体进行后期处理，将坯体进行烧结冷却，即得到所需的陶瓷产品。
进一步地，打印陶瓷坯体即分别用压缩空气将A料和B料输出至混料管进行混合，输送至挤出头，将计算机中设计好的三维模型信息转换成加工代码，发送至3D打印机打印，得到陶瓷坯体。
进一步地，将坯体自然干燥后烘干即将陶瓷坯体自然干燥24小时或24小时以上，再放入烘房中烘干。
进一步地，将坯体进行的后期处理包括修坯、洗水、上釉。
进一步地，将坯体进行烧结冷却即将后期处理过的陶瓷坯体按照设定好的烧成曲线烧结，然后进行冷却。
本发明的有益效果是：
1.使用本发明的材料和方法打印时不需要单独进行脱脂排胶，因而处理的步骤少、成型周期短，形成的产品质量均匀、精度高。
2.本发明将材料分成两个组分分别制作保存，延长了材料的保存时间，而打印时则加速了产品的固化，提高了打印的速度。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例一
一种双组分陶瓷3D打印挤出成型材料，材料组分包括A料和B料，其中A料为陶泥与粘接剂的混合物，B料为陶泥与固化剂的混合物；材料形状为浆料状。
进一步地，A料中陶泥与粘接剂的质量比为60:40。
进一步地，B料中陶泥与固化剂的质量比为60:40。
进一步地，陶泥为包括高岭石、水白云母、蒙脱石、石英和长石的普通陶土。
进一步地，粘结剂为环氧树脂。
进一步地，固化剂为多胺类物质。
进一步地，将陶泥分别按比例与粘接剂或固化剂放入搅拌机中搅拌均匀即分别得到A、B浆料。
本实施例还涉及一种双组份陶瓷3D打印挤出成型材料的使用方法，将陶瓷浆料A料和B料分别装在A、B储料罐中，用输送管道分别将A、B储料罐与混料管连接，打印陶瓷坯体，将坯体自然干燥后烘干，将坯体进行后期处理，将坯体进行烧结冷却，即得到所需的陶瓷产品。
进一步地，打印陶瓷坯体即分别用压缩空气将A料和B料输出至混料管进行混合，输送至挤出头，将计算机中设计好的人物三维模型信息转换成加工代码，发送至3D打印机打印，得到人物陶瓷坯体。
进一步地，将坯体自然干燥后烘干即将人物陶瓷坯体自然干燥24小时，再放入烘房中烘干。
进一步地，将坯体进行的后期处理包括修坯、洗水、上釉。
进一步地，将坯体进行烧结冷却即将后期处理过的人物陶瓷坯体按照设定好的烧成曲线烧结，然后进行冷却。
实施例二
本实施例与实施例一原理相同，只是配方与配比等方面有所不同。一种双组分陶瓷3D打印挤出成型材料，材料组分包括A料和B料，其中A料为陶泥与粘接剂的混合物，B料为陶泥与固化剂的混合物；材料形状为浆料状。
进一步地，A料中陶泥与粘接剂的质量比为80: 20。
进一步地，B料中陶泥与固化剂的质量比为80: 20。
进一步地，陶泥为包括高岭石、水白云母、蒙脱石、石英和长石的普通陶土。
进一步地，粘结剂为环氧树脂。
进一步地，固化剂为酸酐类物质。
进一步地，将陶泥分别按比例与粘接剂或固化剂放入搅拌机中搅拌均匀即分别得到A、B浆料。
本实施例还涉及一种双组份陶瓷3D打印挤出成型材料的使用方法，将陶瓷浆料A料和B料分别装在A、B储料罐中，用输送管道分别将A、B储料罐与混料管连接，打印陶瓷坯体，将坯体自然干燥后烘干，将坯体进行后期处理，将坯体进行烧结冷却，即得到所需的陶瓷产品。
进一步地，打印陶瓷坯体即分别用压缩空气将A料和B料输出至混料管进行混合，输送至挤出头，将计算机中设计好的花瓶三维模型信息转换成加工代码，发送至3D打印机打印，得到花瓶陶瓷坯体。
进一步地，将坯体自然干燥后烘干即将花瓶陶瓷坯体自然干燥26小时，再放入烘房中烘干。
进一步地，将坯体进行的后期处理包括修坯、洗水、上釉。
进一步地，将坯体进行烧结冷却即将后期处理过的花瓶陶瓷坯体按照设定好的烧成曲线烧结，然后进行冷却。
实施例三
本实施例与实施例一原理相同，只是配方与配比等方面有所不同。一种双组分陶瓷3D打印挤出成型材料，材料组分包括A料和B料，其中A料为陶泥与粘接剂的混合物，B料为陶泥与固化剂的混合物；材料形状为浆料状。
进一步地，A料中陶泥与粘接剂的质量比为70: 30。
进一步地，B料中陶泥与固化剂的质量比为70: 30。
进一步地，陶泥为包括高岭石、水白云母、蒙脱石、石英和长石的普通陶土。
进一步地，粘结剂为环氧树脂。
进一步地，固化剂为酸酐类物质。
进一步地，将陶泥分别按比例与粘接剂或固化剂放入搅拌机中搅拌均匀即分别得到A、B浆料。
本实施例还涉及一种双组份陶瓷3D打印挤出成型材料的使用方法，将陶瓷浆料A料和B料分别装在A、B储料罐中，用输送管道分别将A、B储料罐与混料管连接，打印陶瓷坯体，将坯体自然干燥后烘干，将坯体进行后期处理，将坯体进行烧结冷却，即得到所需的陶瓷产品。
进一步地，打印陶瓷坯体即分别用压缩空气将A料和B料输出至混料管进行混合，输送至挤出头，将计算机中设计好的花瓶三维模型信息转换成加工代码，发送至3D打印机打印，得到花瓶陶瓷坯体。
进一步地，将坯体自然干燥后烘干即将花瓶陶瓷坯体自然干燥28小时，再放入烘房中烘干。
进一步地，将坯体进行的后期处理包括修坯、洗水、上釉。
进一步地，将坯体进行烧结冷却即将后期处理过的花瓶陶瓷坯体按照设定好的烧成曲线烧结，然后进行冷却。
由此可见，本发明还具有以下有益效果：
1.使用本发明的材料和方法打印时不需要单独进行脱脂排胶，因而处理的步骤少、成型周期短，形成的产品质量均匀、精度高。
2.本发明将材料分成两个组分分别制作保存，延长了材料的保存时间，而打印时则加速了产品的固化，提高了打印的速度。

Claims (10)

1.一种双组分陶瓷3D打印挤出成型材料，其特征在于：材料组分包括A料和B料，其中A料为陶泥与粘接剂的混合物，B料为陶泥与固化剂的混合物；材料形状为浆料状。
2.如权利要求1所述的双组分陶瓷3D打印挤出成型材料，其特征在于：所述A料中陶泥与粘接剂的质量比为60-80:40-20。
3.如权利要求1所述的双组分陶瓷3D打印挤出成型材料，其特征在于：所述B料中陶泥与固化剂的质量比为60-80:40-20。
4.如权利要求2或3所述的双组分陶瓷3D打印挤出成型材料，其特征在于：所述陶泥为包括高岭石、水白云母、蒙脱石、石英和长石的普通陶土。
5.如权利要求2或3所述的双组分陶瓷3D打印挤出成型材料，其特征在于：所述粘结剂为环氧树脂，固化剂为多胺类或酸酐类物质。
6.如权利要求1所述的双组分陶瓷3D打印挤出成型材料，其特征在于：所述陶泥分别按比例与粘接剂或固化剂放入搅拌机中搅拌均匀即分别得到A、B浆料。
7.一种实现权利要求1所述的双组份陶瓷3D打印挤出成型材料的使用方法，其特征在于：将陶瓷浆料A料和B料分别装在A、B储料罐中，用输送管道分别将A、B储料罐与混料管连接，打印陶瓷坯体，将坯体自然干燥后烘干，将坯体进行后期处理，将坯体进行烧结冷却，即得到所需的陶瓷产品。
8.如权利要求7所述的双组份陶瓷3D打印挤出成型材料的使用方法，其特征在于：打印陶瓷坯体即分别用压缩空气将A料和B料输出至混料管进行混合，输送至挤出头，将计算机中设计好的三维模型信息转换成加工代码，发送至3D打印机打印，得到陶瓷坯体。
9.如权利要求7所述的双组份陶瓷3D打印挤出成型材料的使用方法，其特征在于：将坯体自然干燥后烘干即将陶瓷坯体自然干燥24小时或24小时以上，再放入烘房中烘干。
10.如权利要求7所述的双组份陶瓷3D打印挤出成型材料的使用方法，其特征在于：将坯体进行的后期处理包括修坯、洗水、上釉；将坯体进行烧结冷却即将后期处理过的陶瓷坯体按照设定好的烧成曲线烧结，然后进行冷却。
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