CN107501854A - 一种用于考古颅骨复原的3d打印材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于考古颅骨复原的3D打印材料，由如下重量份的原料组成：石膏粉80‑120份，酚醛树脂25‑35份，纳米碳酸钙10‑16份，纳米氧化亚锰6‑12份，多异氰酸酯3‑8份，补强剂5‑10份，稳定剂3‑8份。本发明的用于考古颅骨复原的3D打印材料相对价格较为低廉，所选材料多为普通材料，降低了3D打印的成本。该材料打印成型的复原品精细度高，有利于高标准复原人物的面部特征，打印成型后的成品外观光泽度高，抗风化能力强，复原品的使用寿命较长。

Description

一种用于考古颅骨复原的3D打印材料
技术领域
本发明涉及一种3D打印材料，更确切地说，是一种用于考古颅骨复原的3D打印材料。
背景技术
颅骨复原技术即三维颅面鉴定技术，属于国际法医学个体识别领域前沿性课题,在考古学方面应用也较为广泛。中国的三维颅面鉴定技术目前处于国际领先水平。该系统能够对颅骨进行三维扫描、测量软组织厚度，进行三维重建，相貌复原。重建一个近似于被害人生前面貌的数字图像，并通过三维颅面鉴定，最终确定无名颅骨的身源。
3D 打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同，3D 打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力，直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件，使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。
运用3D 打印技术来将复原后的相貌进行打印无疑是最为快捷的方式，但是目前遇到的问题是3D打印材料的价格过高，加大了颅骨复原的成本；另外一个问题是颅骨复原出来的人物面貌对打印的精细度要求较高，便于打印出栩栩如生的人物头像。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题，从而提供一种用于考古颅骨复原的3D打印材料。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种用于考古颅骨复原的3D打印材料，由如下重量份的原料组成：石膏粉80-120份，酚醛树脂25-35份，纳米碳酸钙10-16份，纳米氧化亚锰6-12份，多异氰酸酯3-8份，补强剂5-10份，稳定剂3-8份。
所述3D打印材料的制备方法：
首先，将石膏粉、酚醛树脂、纳米碳酸钙、纳米氧化亚锰、多异氰酸酯加入高速混合机，以650-750rpm的速度混合20-30分钟；
然后，将所得原料加入搅拌机，并同时加入稳定剂、补强剂，搅拌机内温度控制在90-110℃，以200-250rpm的速度混合10-20分钟；
最后，将混合原料加入双螺杆挤出机熔融挤出，挤出后的材料冷却后加入粉碎机粉碎成细粉即得。
作为本发明较佳的实施例，所述的稳定剂为稳定剂1096。
作为本发明较佳的实施例，所述的补强剂为石墨。
本发明的用于考古颅骨复原的3D打印材料相关组分的作用如下。
纳米碳酸钙：纳米碳酸钙的添加可以促进石膏粉粒与酚醛树脂的融合，让打印出来的成品外观精细度得到有效提高，更有助于将计算机模型转换成逼真的实物。
纳米氧化亚锰：少量纳米氧化亚锰的添加可以大大缩短打印材料的固化时间，让打印成型后的成品在短时间内凝固，提高了打印效率也降低了成品变形的风险。
多异氰酸酯：本发明的3D打印材料中多异氰酸酯可以在石膏粉粒的表面形成一层固化膜，打印成型后的成品外观更加亮泽，同时也提高了成品的抗风化能力，延长了成品的保存时间。
本发明的用于考古颅骨复原的3D打印材料相对价格较为低廉，所选材料多为普通材料，降低了3D打印的成本。该材料打印成型的复原品精细度高，有利于高标准复原人物的面部特征，打印成型后的成品外观光泽度高，抗风化能力强，复原品的使用寿命较长。
具体实施方式
下面对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[实施例1]
按重量份取石膏粉80份，酚醛树脂25份，纳米碳酸钙10份，纳米氧化亚锰6份，多异氰酸酯3份，补强剂5份，稳定剂3份。稳定剂为稳定剂1096，补强剂为石墨。
首先，将石膏粉、酚醛树脂、纳米碳酸钙、纳米氧化亚锰、多异氰酸酯加入高速混合机，以650rpm的速度混合20分钟；
然后，将所得原料加入搅拌机，并同时加入稳定剂、补强剂，搅拌机内温度控制在90℃，以200rpm的速度混合10分钟；
最后，将混合原料加入双螺杆挤出机熔融挤出，挤出后的材料冷却后加入粉碎机粉碎成细粉即得。
[实施例2]
按重量份取石膏粉120份，酚醛树脂35份，纳米碳酸钙16份，纳米氧化亚锰12份，多异氰酸酯8份，补强剂10份，稳定剂8份。稳定剂为稳定剂1096，补强剂为石墨。
首先，将石膏粉、酚醛树脂、纳米碳酸钙、纳米氧化亚锰、多异氰酸酯加入高速混合机，以750rpm的速度混合30分钟；
然后，将所得原料加入搅拌机，并同时加入稳定剂、补强剂，搅拌机内温度控制在110℃，以250rpm的速度混合20分钟；
最后，将混合原料加入双螺杆挤出机熔融挤出，挤出后的材料冷却后加入粉碎机粉碎成细粉即得。
[实施例3]
按重量份取石膏粉100份，酚醛树脂30份，纳米碳酸钙13份，纳米氧化亚锰9份，多异氰酸酯5份，补强剂8份，稳定剂6份。稳定剂为稳定剂1096，补强剂为石墨。
首先，将石膏粉、酚醛树脂、纳米碳酸钙、纳米氧化亚锰、多异氰酸酯加入高速混合机，以700rpm的速度混合25分钟；
然后，将所得原料加入搅拌机，并同时加入稳定剂、补强剂，搅拌机内温度控制在100℃，以225rpm的速度混合15分钟；
最后，将混合原料加入双螺杆挤出机熔融挤出，挤出后的材料冷却后加入粉碎机粉碎成细粉即得。
[实施例4]
按重量份取石膏粉90份，酚醛树脂28份，纳米碳酸钙12份，纳米氧化亚锰8份，多异氰酸酯4份，补强剂6份，稳定剂4份。稳定剂为稳定剂1096，补强剂为石墨。
首先，将石膏粉、酚醛树脂、纳米碳酸钙、纳米氧化亚锰、多异氰酸酯加入高速混合机，以680rpm的速度混合23分钟；
然后，将所得原料加入搅拌机，并同时加入稳定剂、补强剂，搅拌机内温度控制在95℃，以210rpm的速度混合12分钟；
最后，将混合原料加入双螺杆挤出机熔融挤出，挤出后的材料冷却后加入粉碎机粉碎成细粉即得。
[实施例5]
按重量份取石膏粉110份，酚醛树脂33份，纳米碳酸钙15份，纳米氧化亚锰10份，多异氰酸酯7份，补强剂9份，稳定剂7份。稳定剂为稳定剂1096，补强剂为石墨。
首先，将石膏粉、酚醛树脂、纳米碳酸钙、纳米氧化亚锰、多异氰酸酯加入高速混合机，以720rpm的速度混合28分钟；
然后，将所得原料加入搅拌机，并同时加入稳定剂、补强剂，搅拌机内温度控制在105℃，以235rpm的速度混合18分钟；
最后，将混合原料加入双螺杆挤出机熔融挤出，挤出后的材料冷却后加入粉碎机粉碎成细粉即得。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种用于考古颅骨复原的3D打印材料，其特征在于，由如下重量份的原料组成：石膏粉80-120份，酚醛树脂25-35份，纳米碳酸钙10-16份，纳米氧化亚锰6-12份，多异氰酸酯3-8份， 补强剂5-10份，稳定剂3-8份；
所述3D打印材料的制备方法：
首先，将石膏粉、酚醛树脂、纳米碳酸钙、纳米氧化亚锰、多异氰酸酯加入高速混合机，以650-750rpm的速度混合20-30分钟；
然后，将所得原料加入搅拌机，并同时加入稳定剂、补强剂，搅拌机内温度控制在90-110℃，以200-250rpm的速度混合10-20分钟；
最后，将混合原料加入双螺杆挤出机熔融挤出，挤出后的材料冷却后加入粉碎机粉碎成细粉即得。
2.根据权利要求1所述的用于考古颅骨复原的3D打印材料，其特征在于，所述的稳定剂为稳定剂1096。
3.根据权利要求2所述的用于考古颅骨复原的3D打印材料，其特征在于，所述的补强剂为石墨。
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