CN109397701A - 通过加热液体介质降低选择性激光烧结打印件表面粗糙度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通过加热液体介质降低选择性激光烧结打印件表面粗糙度的方法，其包括以下步骤：S1:去除打印件表面的浮粉；S2:将S1中除去浮粉的打印件放入盛有液体介质的加热装置内；加热装置为密封的加热装置；加热装置内设置有压力泵以及压力显示装置，压力泵控制加热装置内的压力，以使加热装置内的压力值达到第一预设压力值，通过压力显示装置显示加热装置内的压力值；S3:启动加热装置，对打印件进行加热加压处理，加热至第一预设温度，并持续第一预设时间；S4:关闭加热装置，冷却打印件；S5:打印件冷却后，对打印件进行离心处理，通过高速旋转除去打印件中的液体介质；S6:将表面残余液体清洗干净，得到表面粗糙度小于15μm的表面质量的打印件。

Description

通过加热液体介质降低选择性激光烧结打印件表面粗糙度的 方法
技术领域
本发明涉及选择性激光烧结技术领域，更为具体地涉及一种通过加热液体介质降低选择性激光烧结打印件表面粗糙度的方法。
背景技术
随着3D打印技术的不断进步，用户对3D打印产品的表面质量要求越来越高，目前简单的喷砂处理已经不能满足客户需求。而选择性激光烧结采用离散-叠加的原理层层垒积而成三维零件，在层层堆叠之间不可避免会出现层纹现象，并且由于选择性激光烧结采用粉末烧结而成，使得打印件表面粗糙。因此，催生了许多提高打印件表面的方法，目前现有技术中常采用喷砂处理和研磨抛光处理来提高打印产品的表面粗糙度。
采用喷砂处理打印件表面时喷砂过程使用的材料为白刚玉或者玻璃珠，使用的设备为吸入式喷砂机；采用喷砂处理打印件表面存在如下问题：采用喷砂处理仅能除去打印件表面浮粉，不能降低层纹现象，且如果长时间喷砂处理会造成打印件表面发黑或者融化，从而影响打印件表面质量和性能。
采用研磨处理打印件表面时研磨过程使用的磨料为不规则塑料颗粒、陶瓷颗粒等，使用的设备为震动研磨机，其原理是通过磨料与打印件相互震动摩擦而降低表面粗糙度。采用研磨处理能够使打印件表面变得光滑，有效降低打印件表面粗糙度，提高表面质量，但是采用研磨处理会引起打印件几何尺寸发生变化、直角会变成弧角、细微凸起部位会部分消失或者圆滑，另外由于磨料尺寸的限制导致打印件部分区域无法研磨到，造成打印件表面整体效果。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种通过加热液体介质降低选择性激光烧结打印件表面粗糙度的方法，其能够有效地降低选择性激光烧结打印件表面的粗糙度，在不引起打印件几何精度发生明显变化的情况下提高其表面质量。
本发明的技术方案如下：
一种通过加热液体介质降低选择性激光烧结打印件表面粗糙度的方法，其包括以下步骤：
S1:将打印件进行喷砂处理，采用压缩空气混合磨料，去除打印件表面的浮粉；喷砂处理的压力范围为0.3-0.6MPa，避免出现打印件表面的浮粉残留，同时避免压力值过大，冲量过大从而导致打印件表面被喷黑。
优选地，喷砂处理的压力范围为0.35-0.45MPa，如此设置以便进一步优化打印件，例如，尼龙打印件，表面浮粉的去除质量。
优选地，所述喷砂处理在喷砂机内进行，进一步，喷砂机的类型为吸入式喷砂机。
优选地，所述磨料为玻璃珠、白刚玉、陶瓷珠或其类似物。
优选地，根据本发明的实施例，所述磨料为玻璃珠、白刚玉或陶瓷珠。
优选地，考虑到经济成本，所述磨料的粒径为60-120目，进一步，本发明中所选用的磨料的优选粒径为80-100目，达到更好的去除打印件表面浮粉的效果。
S2:将S1中除去浮粉的打印件放入盛有液体介质的加热装置内，通过至少一次将S1中得到的打印件浸入液体介质内以去除打印件表面残留的空气；所述加热装置进行密封，所述加热装置与压力泵相连，所述压力泵设置在加热装置的外部，通过管路与加热装置相连。加热装置上还设置压力显示装置，所述压力泵控制加热装置内的压力，以使加热装置内的压力值达到第一预设压力值，并通过压力显示装置显示加热装置内的压力值；
优选地，将打印件完全浸没到液体介质的液面以下；进一步地，使用夹持工具夹持打印件浸入液体介质的同时手动进行搅拌；
S3:启动加热装置，对打印件进行加热处理，设置加热速度，加热至第一预设温度，并持续第一预设时间；
优选地，所述加热速度为10-20℃/分钟，如此设置以便快速升温得到更好的表面处理效果。
S4:关闭加热装置，冷却打印件。
优选地，冷却方式可以是自然冷却。
并列地，在加热装置外侧壁设置冷却水管，采用水冷方式对加热装置整体进行冷却，待温度降低到额定值后，通过加热装置上的泄压阀，将加热装置内压力泄至到大气压力值；
S5:打印件冷却后，打印件从加热装置内取出，对打印件进行至少一次离心处理，通过离心旋转除去打印件中残留的液体介质；
优选地，S5中离心处理在离心机中进行，离心处理的转速为300-500转，根据S2中所采用的液体介质的粘度选择离心速度。
优选地，离心处理的时间为3-7分钟。
S6:将打印件进行离心处理后，将表面残余液体清洗干净，并吹干，得到表面粗糙度小于15 μm的表面质量的打印件。
优选地，在S6中通过使用纯净水，对离心处理后的打印件进行清洗，直至打印件表面无流挂液体后使用一定压力的压缩空气吹干打印件表面，表面粗糙度小于15μm的表面质量的打印件。
优选地，所述液体介质为水、硅油、矿物油、液体石蜡或醇类。优选地，所述醇类包括乙醇、异丙醇、正丁醇、聚乙二醇中的一种；或所述醇类包括乙醇和正丁醇，所述醇类还包括异丙醇和 /或聚乙二醇。
优选地，所述第一预设温度的范围为60-350℃，在第一预设温度的范围内对打印件进行表面处理。
优选地，所述第一预设温度的范围为140-225℃，低于打印件熔点5-10℃进行处理，缩短处理时间并保留打印件细节尺寸。
优选地，第一预设时间的范围为3S-300min，在第一预设时间范围内液体介质作用于打印件表面以降低表面粗糙度。
优选地，第一预设时间的范围为20s-120min。
优选地，第一预设压力值的范围为0.1-10MPa，在第一预设压力值的范围内液体介质作用于打印件表面以降低表面粗糙度。
优选地，第一预设压力值的范围为0.1MPa-3MPa。
优选地，S1中采用喷砂处理去除打印件表面的浮粉。
本发明的有益效果：
本发明中的通过加热液体介质降低选择性激光烧结打印件表面粗糙度的方法，其能够有效地降低选择性激光烧结打印件表面的粗糙度，在不引起打印件几何精度发生明显变化的情况下提高其表面质量。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明进行详细说明。
一种通过加热液体介质降低选择性激光烧结打印件表面粗糙度的方法，其包括如下步骤：如图1所示，
S1:去除打印件表面的浮粉；
优选地，采用喷砂处理除去打印件浮粉；进一步，喷砂处理采用喷砂装置。
S2:将S1中除去浮粉的打印件放入盛有液体介质的加热装置内；
优选地，加热装置为密封的加热装置；加热装置内设置有压力泵以及压力显示装置，压力泵控制加热装置内的压力，通过压力显示装置显示加热装置内的压力值。
S3:启动加热装置，对打印件进行加热加压处理，加热至第一预设温度，并持续第一预设时间；
S4:关闭加热装置，冷却打印件；
优选地，S4中的打印件的冷却方式为自然冷却。
S5:打印件冷却后，对打印件进行离心处理，通过高速旋转除去打印件中的液体介质；
优选地，S5中的离心处理采用离心装置。
S6:将表面残余液体清洗干净，得到表面粗糙度小于15μm的表面质量的打印件。
优选地，液体介质为水、硅油、矿物油、液体石蜡或醇类；优选地，液体介质还可以是甲酸和乙醇混合物、二甲苯和正丁醇单体及其混合物、聚乙二醇。
优选地，硅油的粘度在0.1-300cps。
优选地，醇类包括乙醇、异丙醇、正丁醇、聚乙二醇中的一种；或醇类包括乙醇和正丁醇，醇类还包括异丙醇和/或聚乙二醇。
优选地，第一预设温度的范围为60-350℃；在第一预设温度的范围内对打印件进行表面处理；优选的温度范围为140-225℃。在低于打印件熔点5-10℃进行处理时，能够缩短处理时间和保留打印件细节尺寸。
优选地，第一预设时间的范围为3S-300min；在此时间范围内液体介质作用于打印件表面，降低表面粗糙度；优选地，时间范围为20s-120min。
优选地，第一预设压力值的范围为0.1-10MPa；在第一预设压力值的范围内液体介质能够直接作用于打印件表面，降低表面粗糙度，优选的第一预设压力范围为0.1MPa-3MPa。
以上所述是本申请的优选实施方式，应当指出，对于该技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
实施例1：通过加热液体介质降低选择性激光烧结打印件尼龙共聚物表面粗糙度的方法采用粗糙度仪测试去除表面浮粉的打印件，粗糙度为97μm。将去除表面浮粉的打印件置于盛有蒸馏水的加热装置内，设置第一预设压力值为0.3MPa,设置第一预设温度为75℃，持续第一预设时间为20s。启动加热，待温度上升到设定温度后，保持第一预设时间20S。关闭加热装置，冷却打印件，待装置温度降低到40℃时，取出打印件进行离心处理。除去表面液体，采用粗糙度仪进行测量，得到表面粗糙度为13μm的打印件。
实施例2：通过加热液体介质降低选择性激光烧结打印件尼龙共聚物表面粗糙度的方法
采用粗糙度仪测试去除表面浮粉的打印件，粗糙度为95μm。将去除表面浮粉的打印件置于盛有石蜡的加热装置内，设置第一预设压力值为0.2MPa,设置第一预设温度为75℃，持续第一预设时间为20s。启动压力泵，达到额定压力后处于待机状态，能够随时进行压力补偿，然后进行加热，待温度上升到设定温度后，保持第一预设时间20S。泄压至常压，关闭加热装置，冷却打印件。待装置温度降低到40℃时，取出打印件进行离心处理，除去表面液体。采用粗糙度仪进行测量，得到表面粗糙度为12μm的打印件。
实施例3：通过加热液体介质降低选择性激光烧结打印件尼龙12表面粗糙度的方法
采用粗糙度仪测试去除表面浮粉的打印件，粗糙度为72μm。将去除表面浮粉的打印件置于盛有硅油的加热装置内，设置第一预设压力值为0.8MPa,设置第一预设温度为175℃，持续第一预设时间为30s。启动压力泵，达到额定压力后处于待机状态，能够随时进行压力补偿，然后进行加热，待温度上升到设定温度后，保持第一预设时间30S。泄压至常压，关闭加热装置，冷却打印件，待装置温度降低到100℃时，取出打印件进行离心处理。除去表面液体，洗净吹干后采用粗糙度仪进行测量，得到表面粗糙度为9μm的打印件。
实施例4：通过加热液体介质降低选择性激光烧结打印件尼龙12表面粗糙度的方法
采用粗糙度仪测试去除表面浮粉的打印件，粗糙度为52μm。将去除表面浮粉的打印件置于盛有硅油的加热装置内，设置第一预设压力值为0.2MPa,设置第一预设温度为175℃，持续第一预设时间为95s。启动压力泵，达到额定压力后处于待机状态，能够随时进行压力补偿，然后进行加热，待温度上升到设定温度后，保持第一预设时间95S。泄压至常压，关闭加热装置，冷却打印件，待装置温度降低到100℃时，取出打印件进行离心处理，除去表面液体，洗净吹干后采用粗糙度仪进行测量，得到表面粗糙度为10μm的打印件。
实施例5：通过加热液体介质降低选择性激光烧结打印件尼龙1212表面粗糙度的方法
采用粗糙度仪测试去除表面浮粉的打印件，粗糙度为87μm。将去除表面浮粉的打印件置于盛有二甲苯与正丁醇1：1体积混合液体的加热装置内，设置第一预设压力值为1.0MPa,设置第一预设温度为182℃，持续第一预设时间为60s。启动压力泵，达到额定压力后处于待机状态，能够随时进行压力补偿，然后进行加热，待温度上升到设定温度后，保持第一预设时间60S。泄压至常压，关闭加热装置，冷却打印件，待装置温度降低到100℃时，取出打印件进行离心处理，除去表面液体，洗净吹干后采用粗糙度仪进行测量，得到表面粗糙度为10μm的打印件。
实施例6：通过加热液体介质降低选择性激光烧结打印件尼龙弹性体表面粗糙度的方法
采用粗糙度仪测试去除表面浮粉的打印件，粗糙度为74μm。将去除表面浮粉的打印件置于盛有聚乙二醇的加热装置内，设置第一预设压力值为0.4MPa,设置第一预设温度为120℃，持续第一预设时间为45s。启动压力泵，达到额定压力后处于待机状态，能够随时进行压力补偿，然后进行加热，待温度上升到设定温度后，保持第一预设时间45S。泄压至常压，关闭加热装置，冷却打印件，待装置温度降低到80℃时，取出打印件进行离心处理，除去表面液体，洗净吹干后采用粗糙度仪进行测量，得到表面粗糙度为7μm的打印件。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种通过加热液体介质降低选择性激光烧结打印件表面粗糙度的方法，其特征在于，其包括以下步骤：
S1:将打印件进行喷砂处理，采用压缩空气混合磨料去除打印件表面的浮粉，喷砂处理的压力范围为0.3-0.6MPa；
S2:将S1中除去浮粉的打印件放入盛有液体介质的加热装置内；通过将S1中得到的打印件至少一次浸入所述液体介质内以去除打印件表面残留的空气；之后，对所述加热装置进行密封，所述加热装置与压力泵相连，所述压力泵设置在加热装置的外部，通过管路与加热装置相连；加热装置上还设置压力显示装置，所述压力泵控制加热装置内的压力，以使加热装置内的压力值达到第一预设压力值，并通过压力显示装置显示加热装置内的压力值；
S3:启动加热装置，对打印件进行加热加压处理，设置加热速度，所述加热速度为10-20℃/分钟加热至第一预设温度，并持续第一预设时间；
S4:关闭加热装置，冷却打印件；
S5:打印件冷却后，对打印件进行至少一次离心处理，通过离心旋转除去打印件中的残留的液体介质；
S6:将打印件进行离心处理后，将表面残余液体清洗干净并吹干，得到表面粗糙度小于15μm的表面质量的打印件。
2.如权利要求1中所述的通过加热液体介质降低选择性激光烧结打印件表面粗糙度的方法其特征在于，所述液体介质为水、硅油、矿物油、液体石蜡或醇类。
3.如权利要求2所述的通过加热液体介质降低选择性激光烧结打印件表面粗糙度的方法，其特征在于，所述醇类包括乙醇、异丙醇、正丁醇、聚乙二醇中的一种。
4.如权利要求3所述的通过加热液体介质降低选择性激光烧结打印件表面粗糙度的方法，其特征在于，所述第一预设温度的范围为60-350℃，在第一预设温度的范围内对打印件进行表面处理；第一预设压力值的范围为0.1-10MPa，在第一预设压力值的范围内液体介质作用于打印件表面以降低表面粗糙度；第一预设时间的范围为3S-300min，在第一预设时间范围内液体介质作用于打印件表面以降低表面粗糙度。
5.如权利要求4所述的通过加热液体介质降低选择性激光烧结打印件表面粗糙度的方法，其特征在于，第一预设压力值的范围为0.1MPa-3MPa；所述第一预设温度的范围为140-225℃；第一预设时间的范围为20s-120min在低于打印件熔点5-10℃对打印件进行处理，缩短处理时间并保留打印件细节尺寸。
6.如权利要求5所述的通过加热液体介质降低选择性激光烧结打印件表面粗糙度的方法，其特征在于，S1中喷砂处理的压力范围为0.35-0.45MPa，如此设置以便进一步优化打印件，例如，尼龙打印件，表面浮粉的去除质量。
7.如权利要求6所述的通过加热液体介质降低选择性激光烧结打印件表面粗糙度的方法，其特征在于，S2中将打印件完全浸没到液体介质的液面以下；使用夹持工具夹持打印件浸入液体介质的同时手动进行搅拌。
8.如权利要求6所述的通过加热液体介质降低选择性激光烧结打印件表面粗糙度的方法，其特征在于，S4中在加热装置外侧壁设置冷却水管，采用水冷方式对加热装置整体进行冷却，待温度降低到额定值后，通过加热装置上的泄压阀，将加热装置内压力泄至大气压力。
9.如权利要求8所述的通过加热液体介质降低选择性激光烧结打印件表面粗糙度的方法，其特征在于，S5中离心处理在离心机中进行，离心处理的转速为300-500转，根据S2中所采用的液体介质的粘度选择离心速度；离心处理的时间为3-7分钟。
10.如权利要求8所述的通过加热液体介质降低选择性激光烧结打印件表面粗糙度的方法，其特征在于，在S6中通过使用纯净水，对离心处理后的打印件进行清洗，直至打印件表面无流挂液体后使用一定压力的压缩空气吹干打印件表面，表面粗糙度小于15μm的表面质量的打印件。
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