CN109016496A - 光固化3d打印后处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了本发明提供的光固化3D打印后处理工艺，具体的步骤包括：(a)完成光固化3D打印后，移动打印件至离心机或是甩干机内，进行离心处理或是甩干处理；(b)将经过步骤(a)处理的打印件移动至清洗槽，用有机溶剂对于打印件表面进行清洗；(c)将经过步骤(b)处理的打印件移动至超声波清洗机，该超声波清洗机内填充有有机溶剂，打印件浸泡在有机溶剂内进行超声波清洗；(d)将经过步骤(c)处理的打印件移动至干燥处理区，对打印件进行干燥处理；(e)将经过步骤(d)处理的打印件移动至UV固化区，对打印件进行UV光照处理，实现了去除残料，补充固化的效果，令打印件的表面细节更加清晰，打印效果能够良好的呈现。

Description

光固化3D打印后处理工艺
技术领域
本发明涉及增材制造行业，具体讲是一种光固化3D打印后处理工艺，特别是适用于高粘度的光固化材料固化后的产品。
背景技术
3D打印机是一种快速成型机器，以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式获得产品。3D打印机由其制造速度较快、材料种类较多、经济效益较好等优点，逐渐被推广应用。
光固化成型法是3D打印机最早实用化的快速成型技术，用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，将打印物拉离，待打印料回流后再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体，获得产品。光固化3D打印的原材料一般为光敏树脂、光敏聚合物等，当需要打印物的机械性能好时，其原材料一般是粘性极大的。若光固化材料粘性大，在打印过程中挂料的现象将特别严重。若打印的三维模型结构复杂，具有密集的空隙，则附着在打印件上的未固化的原材料难以去除，对于打印效果造成不良影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够有效去除打印件表面以及内部结构中的未固化光敏材料的后处理工艺。
为解决上述技术问题，本发明提供的光固化3D打印后处理工艺，具体的步骤包括：
(a)完成光固化3D打印后，移动打印件至离心机或是甩干机内，进行离心处理或是甩干处理；
(b)将经过步骤(a)处理的打印件移动至清洗槽，用有机溶剂对于打印件表面进行清洗；
(c)将经过步骤(b)处理的打印件移动至超声波清洗机，该超声波清洗机内填充有有机溶剂，打印件浸泡在有机溶剂内进行超声波清洗；
(d)将经过步骤(c)处理的打印件移动至干燥处理区，对打印件进行干燥处理；
(e)将经过步骤(d)处理的打印件移动至UV固化区，对打印件进行UV光照处理。
采用以上所述的结构后，本发明与现有技术相比，具有以下的优点：通过离心处理去除大部分残留的未固化材料，再通过溶剂喷淋与超声波清洗机清洗，去除残留在打印件内部结构中的未固化材料，然后进行干燥处理以及二次UV固化，实现了去除残料，补充固化的效果，令打印件的表面细节更加清晰，打印效果能够良好的呈现。
进一步地，所述步骤(a)中离心机的转速为600-2000r/min，离心时间为10-20min。
进一步地，所述步骤(a)中甩干机的转速为100-600r/min，甩干时间为5-10min。
进一步地，所述有机溶剂包括酒精、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、正己烷、四氢呋喃。
进一步地，所述步骤(b)中用有机溶剂对于打印件进行高压喷淋，所述高压喷淋的压力为0.5-5MPa。
进一步地，经过所述步骤(b)处理后，用水对于该打印件进行冲洗后，再进行步骤(c)。
进一步地，所述水中加入表面活性剂。
进一步地，所述步骤(d)中干燥处理区中设有控温系统，对于打印件进行干燥处理时，该干燥处理区内的温度为40-100℃。
附图说明
图1为本发明光固化3D打印后处理工艺的流程框架图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对发明作进一步详细地说明。
由图1所示的光固化3D打印后处理工艺的流程框架图可知，主要的步骤为：离心或是甩干，该步骤的目的是，去除附着在打印件上的未固化的原打印材料；溶剂喷淋，该步骤的目的是，进一步去除残料，特别是附着在打印件内部结构中的未固化的原打印材料；可选择地进行水冲洗，该步骤的目的是，冲洗掉上步骤的残料与溶剂；溶剂超声波清洗，该步骤的目的是，将打印件的复杂结构中的残料清洗掉；干燥处理，该步骤的目的是，将打印件干燥处理，利于对打印件进行其他后处理步骤；UV固化，该步骤的目的是，补充固化，进一步加强光敏材料组成的打印件的固化程度。
具体的步骤为：
(a)完成光固化3D打印后，移动打印件至离心机或是甩干机，进行离心处理或是甩干处理，所述离心机的转速为600-2000r/min，离心时间为10-20min，如果光敏材料固化后机械强度较低的情况下，则可使用甩干机代替离心机，甩干机的转速为100-600r/min，甩干时间为5-10min；
(b)将经过步骤(a)处理的打印件移动至清洗槽，用有机溶剂对于打印件进行喷淋，优选的，如果打印件的机械强度允许的情况下可以对打印件进行高压喷淋，高压喷淋的压力为0.5-5MPa，具体的喷淋压力可根据光敏材料固化后的硬度进行调节，光敏材料固化后的硬度越大，可使用越高压力进行喷淋，其中有机溶剂的选择需要满足的条件是无毒、无色、廉价的，常用的有机溶剂可以是酒精、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、正己烷、四氢呋喃等，其中酒精作为本工艺中的最佳选择，由于其易溶于水，易挥发，容易与打印件分离；
(c)本步骤为可选择性操作，将经过步骤(b)处理的打印件进行水冲洗，优选的可以在水中加入表面活性剂，一定流速与流量的水流能够有效地将打印件表面与内部结构中有机溶剂与残料冲洗掉，而且本步骤配合步骤(b)操作，能够减少步骤(b)的有机溶剂用量，能够较少工艺的成本；
(d)本步骤为可选择性操作，将经过步骤(b)或步骤(c)处理的打印件移动至超声波清洗机，该超声波清洗机内填充有有机溶剂，打印件浸泡在有机溶剂内进行超声波清洗；
(e)将经过步骤(b)、(c)或步骤(d)处理的打印件移动至干燥处理区，对打印件进行干燥处理，具体的可以使用风干箱对打印件进行干燥处理，优选的，干燥处理区中设有控温系统，对于打印件进行干燥处理时，该干燥处理区内的温度为40-100℃；
(e)将经过步骤(d)处理的打印件移动至UV固化区，对打印件进行二次UV光照处理。
实施例一
光敏材料固化后的拉伸强度为19.8MPa，弹性模量为980MPa，断裂伸长率为55％。
完成光固化3D打印后，移动打印件至离心机，进行离心处理，所述离心机的转速为2000r/min，离心时间为20min，然后将打印件移动至清洗槽，用酒精对于打印件进行高压喷淋，喷淋的压力为5MPa，然后把打印件移动至超声波清洗机，该超声波清洗机内填充有酒精，打印件浸泡在酒精进行超声波清洗，时间为10min，然后将打印件移动至风干箱，对打印件进行干燥处理，最后将打印件移动至UV固化区，对打印件进行UV光照处理，其中干燥处理温度与UV固化温度均为50℃。
实施例二
光敏材料固化后的拉伸强度为12.6MPa，弹性模量为500MPa，断裂伸长率为110％。
完成光固化3D打印后，移动打印件至离心机，进行离心处理，所述离心机的转速为700r/min，离心时间为10min，然后将打印件移动至清洗槽，用酒精对于打印件进行高压喷淋，喷淋的压力为3MPa，然后把打印件移动至超声波清洗机，该超声波清洗机内填充有酒精，打印件浸泡在酒精进行超声波清洗，时间为10min，然后将打印件移动至风干箱，对打印件进行干燥处理，最后将打印件移动至UV固化区，对打印件进行UV光照处理，其中干燥处理温度与UV固化温度均为45℃。
实施例三
光敏材料固化后的拉伸强度为9.7MPa，弹性模量为5.6MPa，断裂伸长率为220％。
完成光固化3D打印后，移动打印件至甩干机，进行甩干处理，甩干机的转速为300r/min，离心时间为5min然后将打印件移动至清洗槽，用酒精对于打印件进行高压喷淋，喷淋的压力为0.5MPa，然后把打印件移动至超声波清洗机，该超声波清洗机内填充有酒精，打印件浸泡在酒精进行超声波清洗，时间为15min，然后将打印件移动至风干箱，对打印件进行干燥处理，最后将打印件移动至UV固化区，对打印件进行UV光照处理，其中干燥处理温度与UV固化温度均为40℃。
实施例四
光敏材料固化后的拉伸强度为13MPa，弹性模量为205MPa，断裂伸长率为120％。
完成光固化3D打印后，移动打印件至离心机，进行离心处理，所述离心机的转速为600r/min，离心时间为8min然后将打印件移动至清洗槽，用酒精对于打印件进行高压喷淋，喷淋的压力为0.5MPa，然后把打印件移动至超声波清洗机，该超声波清洗机内填充有酒精，打印件浸泡在酒精进行超声波清洗，时间为15min，然后将打印件移动至风干箱，对打印件进行干燥处理，最后将打印件移动至UV固化区，对打印件进行UV光照处理，其中干燥处理温度与UV固化温度均为80℃。
实施例五
光敏材料固化后的拉伸强度为10MPa，弹性模量为105MPa，断裂伸长率为78％。
完成光固化3D打印后，移动打印件至甩干机，进行甩干处理，所述离心机的转速为100r/min，离心时间为5min然后将打印件移动至清洗槽，用酒精对于打印件进行高压喷淋，喷淋的压力为0.5MPa，然后把打印件移动至超声波清洗机，该超声波清洗机内填充有酒精，打印件浸泡在酒精进行超声波清洗，时间为15min，然后将打印件移动至风干箱，对打印件进行干燥处理，最后将打印件移动至UV固化区，对打印件进行UV光照处理，其中干燥处理温度与UV固化温度均为80℃。
以上所述，仅是本发明较佳可行的实施示例，不能因此即局限本发明的权利范围，对熟悉本领域的技术人员来说，凡运用本发明的技术方案和技术构思做出的其他各种相应的改变都应属于在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.光固化3D打印后处理工艺，其特征在于，步骤包括：
(a)完成光固化3D打印后，移动打印件至离心机或是甩干机内，进行离心处理或是甩干处理；
(b)将经过步骤(a)处理的打印件移动至清洗槽，用有机溶剂对于打印件表面进行清洗；
(c)将经过步骤(b)处理的打印件移动至超声波清洗机，该超声波清洗机内填充有有机溶剂，打印件浸泡在有机溶剂内进行超声波清洗；
(d)将经过步骤(c)处理的打印件移动至干燥处理区，对打印件进行干燥处理；
(e)将经过步骤(d)处理的打印件移动至UV固化区，对打印件进行UV光照处理。
2.根据权利要求1所述的光固化3D打印后处理工艺，其特征在于，所述步骤(a)中离心机的转速为600-2000r/min，离心时间为10-20min。
3.根据权利要求1所述的光固化3D打印后处理工艺，其特征在于，所述步骤(a)中甩干机的转速为100-600r/min，甩干时间为5-10min。
4.根据权利要求1所述的光固化3D打印后处理工艺，其特征在于，所述有机溶剂包括酒精、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、正己烷、四氢呋喃。
5.根据权利要求1所述的光固化3D打印后处理工艺，其特征在于，所述步骤(b)中用有机溶剂对于打印件进行高压喷淋，所述高压喷淋的压力为0.5-5MPa。
6.根据权利要求1所述的光固化3D打印后处理工艺，其特征在于，经过所述步骤(b)处理后，用水对于该打印件进行冲洗后，再进行步骤(c)。
7.根据权利要求6所述的光固化3D打印后处理工艺，其特征在于，所述水中加入表面活性剂。
8.根据权利要求1所述的光固化3D打印后处理工艺，其特征在于，所述步骤(d)中干燥处理区中设有控温系统，对于打印件进行干燥处理时，该干燥处理区内的温度为40-100℃。
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