CN107160673A - 一种增强fdm3d打印制件力学性能的方法 - Google Patents

一种增强fdm3d打印制件力学性能的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107160673A
CN107160673A CN201710236928.3A CN201710236928A CN107160673A CN 107160673 A CN107160673 A CN 107160673A CN 201710236928 A CN201710236928 A CN 201710236928A CN 107160673 A CN107160673 A CN 107160673A
Authority
CN
China
Prior art keywords
printing
fdm
product
mechanical property
enhancing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710236928.3A
Other languages
English (en)
Inventor
王剑磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Industry And Trade Co Ltd Fujian Branch Sheng
Original Assignee
Industry And Trade Co Ltd Fujian Branch Sheng
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Industry And Trade Co Ltd Fujian Branch Sheng filed Critical Industry And Trade Co Ltd Fujian Branch Sheng
Priority to CN201710236928.3A priority Critical patent/CN107160673A/zh
Publication of CN107160673A publication Critical patent/CN107160673A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)

Abstract

本发明提供一种增强FDM 3D打印制件力学性能的方法，为如何提升FDM 3D打印制件的力学性能开辟了一种新的思路。本发明采用的技术方案是：制备3D打印线材时，向高分子基体中添加热膨胀微球，通过后期对3D打印制件进行加热使得微球轻微膨胀，推动基体移动，从而减小制件内部沉积线条之间的空隙，提升力学性能。

Description

一种增强FDM3D打印制件力学性能的方法
技术领域
本发明涉及一种增强FDM 3D打印制件力学性能的方法，属于快速成型材料领域。
背景技术
快速成型(Rapid Prototype,RP)技术是20世纪90年代迅速发展起来的一种先进制造技术，是服务于制造业新产品开发的一种关键技术。它对促进企业的产品创新、缩短新产品研发周期、提高产品竞争力等起着积极的推动作用。该技术自问世以来，逐渐在世界各国的制造业中得到了广泛的应用，并由此催生出一个新兴的技术领域。3D打印技术作为一种新兴的快速成型技术，主要被应用于产品原型、模具制造以及艺术创作、珠宝制作等领域，用于替代这些领域的一些传统的精加工工艺。另外，3D打印技术也逐渐应用于医学、生物工程、建筑、服装等领域，为创新开拓了广阔的空间。目前，3D打印成型方式主要包括熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling，FDM)、选择性激光烧结成型 (Selective LaserSintering，SLS)、光固化成型(stereo lithography apparatus， SLA)、分层实体成型(Laminated Object Manufacturing，LOM)等技术，其中 FDM发展最快。
FDM是指丝状热塑性材料由送丝机构送进喷头，在喷头中加热到熔融态，经喷嘴挤出。熔融态的丝状材料被挤压出来，按照三维软件的分层数据控制的路径挤压并在指定的位置凝固成型，逐层沉积凝固，最后形成整个三维产品。 FDM的操作环境干净、安全，工艺简单、易于操作，且不产生垃圾，因此大大拓宽了操作场合。其所用原材料以卷轴丝的形式提供，易于搬运和快速更换。但是现阶段FDM成型方式存在本质上的缺陷。当物料从高温喷头挤出后仅依靠自身重力沉积在已冷却的下层物料上，同时迅速被冷却产生一定的收缩，造成层与层之间的空隙较大，层间结合强度小，最终使得制件整体性能差，因此目前FDM应用范围被大大限制，主要集中在工艺品和手办等行业。
目前研究人员主要从打印参数和材料设计两方面对这个问题进行探索和研究，前者通过调整打印头的行走路径、沉积线条的宽度、每层高度和填充度等打印参数来改善，而后者通过向基体中添加短纤维、晶须和刚性粉末等实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种增强FDM 3D打印制件力学性能的方法，给如何提升FDM3D打印制件的力学性能提供了一种新的思路。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种增强FDM 3D打印制件力学性能的方法，其特征在于：制备3D打印线材时，向高分子基体中添加热膨胀微球，通过后期对3D打印制件进行加热使得微球轻微膨胀，推动基体移动，从而减小制件内部沉积线条之间的空隙，提升力学性能；
所述高分子基体的熔点应低于热膨胀微球的起始膨胀温度，以确保在制备3D打印线材时微球不膨胀。
所述热膨胀微球的外壳是高分子聚合物，内部是碳氢化合物，在受热情况下，外壳软化，碳氢化合物由液态气化，从而使外壳膨胀增大。
与现有方法相比，本发明取得的有益效果是：1)适用范围广，工艺简单，原料成本低廉，易于批量化操作；2)通过调节加热温度和加热时间，膨胀程度可控。基于上述优点，本发明描述的方法为增强FDM 3D打印制件力学性能开辟了一种新的思路。
附图说明
下面结合附图对发明作进一步的说明：
图1为热膨胀微球的工作原理图；
图2为未添加热膨胀高分子微球时FDM 3D打印制件的截面SEM图；
图3为添加2％热膨胀高分子微球时FDM 3D打印制件的截面SEM图；
图4为添加2％热膨胀高分子微球时FDM 3D打印制件在140℃下加热120s 的截面SEM图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明内容进行详细说明：
为让本发明的上述特征和优点更明显易懂，下文举实施例，并配合附图作详细说明。
采用改性聚乙烯蜡作为基体，其熔融指数为19g/10min，熔点约95℃；采用AkzoNobel Expancel 930DU120热膨胀微球，其起始膨胀温度为120℃。将2％膨胀微球加入基体中，混合均匀，通过双螺杆共混制备FDM 3D打印线材，线材直径约1.75mm。
将制备的线材放入FDM 3D打印机进行打印，打印参数：喷嘴温度100℃，喷嘴直径0.5mm，每层高度0.2mm，填充度100％。
采用平板压机对3D打印制件进行热处理，为避免制件直接和压机接触，采用低热传导系数的丝网固定在压机中，使得制件受热均匀，加热温度140℃，加热时间120s。
从附图可以看出未添加热膨胀微球的制件内部空隙较大，而添加2％热膨胀微球之后，空隙明显减小。经过热处理之后，微球膨胀，推动基体材料填补空隙，使得空隙进一步减小。
表1力学性能的比较
未添加 添加2％未热处理 添加2％且热处理
拉伸强度/MPa 2.23 2.40 3.01
压缩强度/MPa 1.80 2.19 3.49

Claims (3)

1.一种增强FDM 3D打印制件力学性能的方法，其特征在于：制备3D打印线材时，向高分子基体中添加热膨胀高分子微球，通过后期对3D打印制件进行加热使得微球轻微膨胀，推动基体移动，从而减小制件内部沉积线条之间的空隙，提升力学性能。
2.如权利要求1所述的增强FDM 3D打印制件力学性能的方法，其特征在于：所述高分子基体的熔点应低于热膨胀微球的起始膨胀温度，以确保在制备3D打印线材时微球不膨胀。
3.如权利要求1所述的增强FDM 3D打印制件力学性能的方法，其特征在于：后期加热3D打印制件可以在烘箱或者平板压机间进行。
CN201710236928.3A 2017-04-12 2017-04-12 一种增强fdm3d打印制件力学性能的方法 Pending CN107160673A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710236928.3A CN107160673A (zh) 2017-04-12 2017-04-12 一种增强fdm3d打印制件力学性能的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710236928.3A CN107160673A (zh) 2017-04-12 2017-04-12 一种增强fdm3d打印制件力学性能的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107160673A true CN107160673A (zh) 2017-09-15

Family

ID=59849721

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710236928.3A Pending CN107160673A (zh) 2017-04-12 2017-04-12 一种增强fdm3d打印制件力学性能的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107160673A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111070668A (zh) * 2019-12-18 2020-04-28 华中科技大学鄂州工业技术研究院 采用熔融沉积成型技术制备孔径可控型纳米多孔结构制件的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103772837A (zh) * 2014-01-08 2014-05-07 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种用于3d打印的聚苯乙烯微球材料及其制备方法
CN105218939A (zh) * 2015-11-05 2016-01-06 中国科学院福建物质结构研究所 一种可发泡的3d打印材料及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103772837A (zh) * 2014-01-08 2014-05-07 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种用于3d打印的聚苯乙烯微球材料及其制备方法
CN105218939A (zh) * 2015-11-05 2016-01-06 中国科学院福建物质结构研究所 一种可发泡的3d打印材料及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111070668A (zh) * 2019-12-18 2020-04-28 华中科技大学鄂州工业技术研究院 采用熔融沉积成型技术制备孔径可控型纳米多孔结构制件的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Park et al. 3D printing of polymer composites: Materials, processes, and applications
Park et al. Polymer-based filament feedstock for additive manufacturing
Liu et al. A critical review of fused deposition modeling 3D printing technology in manufacturing polylactic acid parts
Wu et al. Recent developments in polymers/polymer nanocomposites for additive manufacturing
Rafiee et al. Multi‐material 3D and 4D printing: a survey
US20210069789A1 (en) A system with a dynamic variable size nozzle orifice for three-dimensional printing
US10364341B2 (en) Method and apparatus for 3d printing of nano-filler/polymer composites
US10676399B2 (en) Systems and methods for additive manufacturing using ceramic materials
CN104308072B (zh) 用于选择性激光烧结的碳纤维基覆膜砂材料及其制备方法
CN105778484B (zh) 一种应用于fdm技术的3d打印的改性尼龙材料及其打印方法
CN105328121B (zh) 基于熔融沉积工艺的无模快速铸造方法
CN108297469B (zh) 具有多尺度孔洞的制件
Celik Additive manufacturing: science and technology
US20040152581A1 (en) Ceramic article and method of manufacture therefor
CN104325644A (zh) 一种无丝三维打印方法
CN116039078A (zh) 一种聚合物复合材料粉末床喷墨烧结3d打印的方法及其制件
Nugroho et al. 3D printing composite materials: A comprehensive review
CN107160673A (zh) 一种增强fdm3d打印制件力学性能的方法
CN107189423A (zh) 基于fdm3d打印的减磨材料及其制备方法和增强该材料制品减磨性能的方法
CN107936459B (zh) 一种用于熔融沉积成型3d打印机的组合物、制备及其应用
EP3802064B1 (en) Process for shaping a polymeric object
JP7137228B2 (ja) 樹脂成形方法
JP2020183110A (ja) 樹脂成形方法
CN107177172A (zh) 一种用于熔融沉积成型的petg线材及其制备方法
CN107964205A (zh) 一种适用于快速成型的pp/sebs的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170915