CN107031034A - 一种新型三维打印方法 - Google Patents

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    • 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
    • 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
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing

Abstract

本发明涉及一种新型三维打印方法，包括：借助于涂布系统将可固化光敏树脂组合溶液A涂覆在工作台；根据打印三维实体模型当前层区域轮廓，借助于定量给料装置选择性的喷涂固化剂溶液B，同时借助热源或光源作用，使工作台上A溶液和B溶液共同所处的区域受热加速固化，所述溶液B包括至少一种能与溶液A发生固化反应的成分；所述的工作台降低三维物体的一个切片分层厚度，重复步骤一和步骤二，直至完成构建所述三维物体。本发明有益效果在于可打印结构怪异的产品，同时不会堵住打印机喷头，打印效率高。

Description

一种新型三维打印方法
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种新型三维打印方法。
背景技术
快速成型技术(又称快速原型制造技术，Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM)，又称3D打印，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，其根据零件或者物体的三维模型数据，通过成型设备以材料累加的方式就可以制造出一些传统工艺难以完成的复杂形状工件、模型。由于具有大幅降低生产成本、提高原材料和能量的利用率、可根据需求进行定制、大大节省产品制作时间等优点，3D打印技术近年来逐渐进入公众视野并得到快速发展。
但对一些特殊结构，如悬垂结构零件，直接用材料堆积法打印，生产过程中常常会发生翘曲形变，从而影响零件的加工精度，甚至生成废品。目前通常使用外部支撑结构来保证材料堆积法打印过程中的稳定性，如现有的以色列Objet Geometries公司Polyjet(聚合物喷射技术)打印机，利用紫外线聚合光敏树脂的方式成形，它用的是一种不同于打印本体(树脂)的材料来做支撑材料的。这种支撑材料与石蜡有点类似，浸入水中可以变散并部分融化，也可以用高压水枪冲洗打印物来快速清理。使用这种方法时，支撑材料完全填充打印物中的空隙，而不是有选择性地生成镂空的支撑结构，所以对于支撑材料的需求很大，价格也很高，不利于市场的推广。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种不用支撑材料的新型三维打印方法。
一种新型三维打印方法，包括：
步骤一：借助于涂布系统将可固化光敏树脂组合溶液A涂覆在工作台；
步骤二：根据打印三维实体模型当前层区域轮廓，借助于定量给料装置选择性的喷涂固化剂溶液B，同时借助热源或光源作用，使工作台上A溶液和B溶液共同所处的区域受热加速固化，所述溶液B包括至少一种能与溶液A发生固化反应的成分；
步骤三：所述的工作台降低三维物体的一个切片分层厚度，重复步骤一和步骤二，直至完成构所述建三维物体。
按上述方案，所述步骤二中溶液B的喷涂区域具体为每层内外轮廓线，或是剖面区域。
按上述方案，所述溶液B包括至少一种能与溶液A发生固化反应的固化反应剂，且在热源或光照作用下能快速固化反应。
按上述方案，所述固化反应剂优选为阳离子型引发剂和光聚合引发剂。
按上述方案，所述阳离子型引发剂包括二苯基碘盐或二芳基镏盐，所述光聚合引发剂包括二苯甲酮。
按上述方案，所述二苯基碘鎓盐优选为氯化二苯基碘六氟磷酸二苯基碘六氟锑酸二苯基碘中的一种或它们的混合物。
按上述方案，所述A溶液，包括环氧树脂45～55份、丙烯酸脂20～30份、对苯二酚0.1～0.5、N’N’-二甲基苄胺0.2～0.6份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1～2份、云母粉或二氧化硅2～5份、乙二醇二缩水甘油醚15～25份、聚醚硅氧烷1～3份。
按上述方案，所述A溶液包括环氧丙烯酸单脂38份、酚醛型环氧树脂30份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷4～5份；流平剂有机硅-环氧乙烷5份。
按上述方案，所述A溶液包括聚氨酯丙烯酸酯20份，双酚A型环氧树脂40份，三烃甲基丙烷三丙烯酸酯20份。
本发明的有益效果在于：
1采用上述方法则A、B溶液反应固化后，硬化所形成的内外轮廓线与工作台所形成区域内的A溶液被约束、限定住；可以充当支撑材料，从而实现悬垂结构等复杂零件的打印；
2三维物体完成构建，并从工作台移出后，没有固化反应，填充在内外轮廓的及轮廓中的A溶液可以回收再利用(轮廓中的A溶液，从不影响零件强度的底部或其它部位的小孔流出回收)，减少了材料消耗，降低了生产成本；
3、喷头喷洒的是固化剂，不会堵塞喷头，设备故障率低，生产效率高；
4、可小型化、制造成本低，适合大范围推广使用的高精度光固化三维打印机
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明。
下面对本发明进一步说明：
一种新型三维打印方法，包括：
借助于涂布系统将可固化光敏树脂组合溶液A涂覆在工作台，根据打印三维实体模型当前层区域轮廓，借助于定量给料装置(如阵列式喷头)选择性的喷涂固化剂溶液B，同时借助热源或光源(如紫外光)作用，使工作台上A溶液和B溶液共同所处的区域受热加速固化，所述溶液B包括至少一种能与溶液A发生固化反应的成分；溶液B的喷涂区域具体为每层内外轮廓线或剖面区域，如上下底面；所述的工作台降低三维物体的一个切片分层厚度，重复步骤一和步骤二，直至完成构建所述三维物体。
实施例1
A溶液，聚氨酯丙烯酸酯20份，双酚A型环氧树脂40份，三烃甲基丙烷三丙烯酸酯20份。
A溶液混合合成方法：在装有搅拌器和冷凝管的玻璃三口瓶中，按配比依次加入环氧丙烯酸单脂、酚醛型环氧树脂、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、有机硅-环氧乙烷，后加温至70℃，保温30分钟，同时不停搅拌，即可。
B溶液：阳离子型引发剂二苯基碘盐2份、二苯甲酮2份、乙醇1份。
实施例2
A溶液，环氧树脂45～55份；丙烯酸脂20～30份；对苯二酚0.1～0.5；N’N’-二甲基苄胺0.2～0.6；γ-氨丙基三乙氧基硅烷1～2份；云母粉或二氧化硅2～5份；乙二醇二缩水甘油醚15～25份；聚醚硅氧烷1～3份；
B溶液，碘盐包括氯化二苯基碘六氟磷酸二苯基碘六氟锑酸二苯基碘或它们的混合物2～4.5份；可见光敏化剂0.5～1份，乙醇0.5份。
A溶液配备方法为：将丙烯酸脂、环氧树脂、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙二醇二缩水甘油醚、云母粉或二氧化硅依次加入带有回流冷凝器的搪瓷反应釜内，开始搅拌，加热升温，同时通入CO2或N2保护，当温度升至70℃左右，停止加热，反应物开始混合，温度到110℃时，把温度控制在110℃～120℃，反应2h，取样测酸值(合适的酸值有利于AB溶液快速反应)，每隔20min取样一次，通过夹套降温至70℃以下后，开始过滤出料。
B溶液配制方法为：在装有搅拌器和冷凝管的玻璃器皿，按配比装入阳离子型引发剂和自由基型光聚合引发剂，升温至65～80℃(促进各成分混合)。
实施例3
A溶液，环氧丙烯酸单脂38份、酚醛型环氧树脂30份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷4～5份；流平剂有机硅-环氧乙烷5份。
A溶液配备方法为：在装有搅拌器和冷凝管的玻璃三口瓶中，按配比依次加入环氧丙烯酸单脂、酚醛型环氧树脂、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、有机硅-环氧乙烷，后加温至75～85℃，并保温30分钟，同时不停搅拌，即可。
B溶液：阳离子型引发剂二苯基碘盐4.5份、二苯甲酮4份、乙醇0.5份。
B溶液配备方法为：按配比将三种物质混合，搅拌均匀。

Claims (9)

1.一种新型三维打印方法，包括：
步骤一：借助于涂布系统将可固化光敏树脂组合溶液A涂覆在工作台；
步骤二：根据打印三维实体模型当前层区域轮廓，借助于定量给料装置选择性的喷涂固化剂溶液B，同时借助热源或光源作用，使工作台上A溶液和B溶液共同所处的区域受热加速固化，所述溶液B包括至少一种能与溶液A发生固化反应的成分；
步骤三：所述的工作台降低三维物体的一个切片分层厚度，重复步骤一和步骤二，直至完成构建所述三维物体。
2.根据权利要求1所述的三维打印方法，其特征在于：所述步骤二中溶液B的喷涂区域具体为每层内外轮廓线，或是剖面区域。
3.根据权利要求1所述的三维打印方法，其特征在于：所述溶液B包括至少一种能与溶液A发生固化反应的固化反应剂，且在热源或光照作用下能快速固化反应。
4.根据权利要求3所述的三维打印方法，其特征在于：所述固化反应剂优选为阳离子型引发剂和光聚合引发剂。
5.根据权利要求4所述的三维打印方法，其特征在于：所述阳离子型引发剂包括二苯基碘盐或二芳基镏盐，所述光聚合引发剂包括二苯甲酮。
6.根据权利要求5所述的三维印方法，其特征在于：所述二苯基碘鎓盐优选为氯化二苯基碘、六氟磷酸二苯基碘、六氟锑酸二苯基碘中的一种或它们的混合物。
7.根据权利要求1所述的三维打印方法，其特征在于：所述A溶液，包括环氧树脂45～55份、丙烯酸脂20～30份、对苯二酚0.1～0.5、N’N’-二甲基苄胺0.2～0.6份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1～2份、云母粉或二氧化硅2～5份、乙二醇二缩水甘油醚15～25份、聚醚硅氧烷1～3份。
8.根据权利要求1所述的三维打印方法，其特征在于：所述A溶液包括环氧丙烯酸单脂38份、酚醛型环氧树脂30份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷4～5份；流平剂有机硅-环氧乙烷5份。
9.根据权利要求1所述的三维打印方法，其特征在于：所述A溶液包括聚氨酯丙烯酸酯20份，双酚A型环氧树脂40份，三烃甲基丙烷三丙烯酸酯20份。
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