CN112026166A - 一种快速成型3d打印工件的制备方法 - Google Patents

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罗毅
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Abstract

本发明公开了一种快速成型3D打印工件的制备方法，包括如下步骤：S1、将打印用的光敏树脂与粘结剂充分熔融混炼，然后将混合后的复合光敏树脂倒入3D打印机的料槽中；S2、开启3D打印机，被加热熔融后的复合光敏树脂被输送至3D打印头。通过采用本发明设计的制备方法，不仅降低了3D打印的加工温度，并且在第一次脱脂过程中保留主粘结剂，使制品在后续烧结过程中不易发生坍塌、变形或产生裂纹，提高了产品的性能，同时通过使用混合预制件和流体填充打印技术，能够有效克服现有技术中3D打印的时间长，结构不够稳固的问题，实现3D打印省时省料，同时加固3D打印物品的结构，还有利于改变打印件的重量更符合最终设计要求。

Description

一种快速成型3D打印工件的制备方法
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，具体为一种快速成型3D打印工件的制备方法。
背景技术
3D打印是一种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来构造物体的技术；
3D打印常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，对传统的工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合产生深刻影响，是制造业有代表性的颠覆性技术；
在现有技术中，3D打印的时间长、耗材贵、结构不够稳固、重量受制于耗材，所以我们提出了一种快速成型3D打印工件的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速成型3D打印工件的制备方法，具备高效的优点，解决了在现有技术中，3D打印的时间长、耗材贵、结构不够稳固、重量受制于耗材的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种快速成型3D打印工件的制备方法，包括如下步骤：
S1、将打印用的光敏树脂与粘结剂充分熔融混炼，然后将混合后的复合光敏树脂倒入3D打印机的料槽中；
S2、开启3D打印机，被加热熔融后的复合光敏树脂被输送至3D打印头，3D打印机会自动依据模型分层信息将加热熔融后的复合光敏树脂挤出于其可移动的工作平台上，制得中间成型材料；
S3、当一层打印固化完成后，工作平台下移一个层的距离后继续打印，依此类推，最终堆叠出所需的三维实体产品生坯；
S4、将上述步骤得到的生坯进行第一次脱脂，脱除所述填充剂并保留所述主粘结剂；
S5、将经过第一次脱脂后的生坯进行高温烧结收缩成型3D打印制品，在高温烧结过程中，第一次脱脂后的生坯经过第二次脱脂，脱除主粘结剂。
优选的，步骤一中的粘结剂包括主粘结剂和填充剂，主粘结剂包括聚丙烯、聚乙烯中的至少一种，填充剂包括石蜡、聚甲醛及聚乙烯醇中的至少一种。
优选的，步骤二中首先要进行3D建模，3D建模完成后，计算出大块完整部分，在执行3D打印时，预先留空大块完整部分位置，并预打印嵌合预制件的部位，然后在留空大块完整部分位置填充预先制作的大块完整部分的预制件，最后再打印剩余部分。
优选的，所述步骤四中第一次脱脂通过催化脱脂脱除填充剂，催化脱脂在以浓硝酸为介质的催化脱脂炉中进行，脱脂温度为80-130℃，脱脂时间为5-8h。
优选的，步骤五中第二次脱脂为热脱脂，与高温烧结一起在烧结炉中进行，烧结温度为1280-1320℃，烧结时间为18-24h。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
通过采用本发明设计的制备方法，不仅降低了3D打印的加工温度，并且在第一次脱脂过程中保留主粘结剂，使制品在后续烧结过程中不易发生坍塌、变形或产生裂纹，提高了产品的性能，同时通过使用混合预制件和流体填充打印技术，能够有效克服现有技术中3D打印的时间长，结构不够稳固的问题，实现3D打印省时省料，同时加固3D打印物品的结构，还有利于改变打印件的重量更符合最终设计要求。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：
一种快速成型3D打印工件的制备方法，包括如下步骤：
S1、将打印用的光敏树脂与粘结剂充分熔融混炼，然后将混合后的复合光敏树脂倒入3D打印机的料槽中；
S2、开启3D打印机，被加热熔融后的复合光敏树脂被输送至3D打印头，3D打印机会自动依据模型分层信息将加热熔融后的复合光敏树脂挤出于其可移动的工作平台上，制得中间成型材料；
S3、当一层打印固化完成后，工作平台下移一个层的距离后继续打印，依此类推，最终堆叠出所需的三维实体产品生坯；
S4、将上述步骤得到的生坯进行第一次脱脂，脱除所述填充剂并保留所述主粘结剂；
S5、将经过第一次脱脂后的生坯进行高温烧结收缩成型3D打印制品，在高温烧结过程中，第一次脱脂后的生坯经过第二次脱脂，脱除主粘结剂。
实施例一：
首先将打印用的光敏树脂与粘结剂充分熔融混炼，然后将混合后的复合光敏树脂倒入3D打印机的料槽中，然后开启3D打印机，被加热熔融后的复合光敏树脂被输送至3D打印头，3D打印机会自动依据模型分层信息将加热熔融后的复合光敏树脂挤出于其可移动的工作平台上，制得中间成型材料，然后当一层打印固化完成后，工作平台下移一个层的距离后继续打印，依此类推，最终堆叠出所需的三维实体产品生坯，然后将上述步骤得到的生坯进行第一次脱脂，脱除所述填充剂并保留所述主粘结剂，最后将经过第一次脱脂后的生坯进行高温烧结收缩成型3D打印制品，在高温烧结过程中，第一次脱脂后的生坯经过第二次脱脂，脱除主粘结剂。
实施例二：
在实施例一中，再加上下述工序：
步骤一中的粘结剂包括主粘结剂和填充剂，主粘结剂包括聚丙烯、聚乙烯中的至少一种，填充剂包括石蜡、聚甲醛及聚乙烯醇中的至少一种。
首先将打印用的光敏树脂与粘结剂充分熔融混炼，然后将混合后的复合光敏树脂倒入3D打印机的料槽中，然后开启3D打印机，被加热熔融后的复合光敏树脂被输送至3D打印头，3D打印机会自动依据模型分层信息将加热熔融后的复合光敏树脂挤出于其可移动的工作平台上，制得中间成型材料，然后当一层打印固化完成后，工作平台下移一个层的距离后继续打印，依此类推，最终堆叠出所需的三维实体产品生坯，然后将上述步骤得到的生坯进行第一次脱脂，脱除所述填充剂并保留所述主粘结剂，最后将经过第一次脱脂后的生坯进行高温烧结收缩成型3D打印制品，在高温烧结过程中，第一次脱脂后的生坯经过第二次脱脂，脱除主粘结剂。
实施例三：
在实施例二中，再加上下述工序：
步骤二中首先要进行3D建模，3D建模完成后，计算出大块完整部分，在执行3D打印时，预先留空大块完整部分位置，并预打印嵌合预制件的部位，然后在留空大块完整部分位置填充预先制作的大块完整部分的预制件，最后再打印剩余部分。
首先将打印用的光敏树脂与粘结剂充分熔融混炼，然后将混合后的复合光敏树脂倒入3D打印机的料槽中，然后开启3D打印机，被加热熔融后的复合光敏树脂被输送至3D打印头，3D打印机会自动依据模型分层信息将加热熔融后的复合光敏树脂挤出于其可移动的工作平台上，制得中间成型材料，然后当一层打印固化完成后，工作平台下移一个层的距离后继续打印，依此类推，最终堆叠出所需的三维实体产品生坯，然后将上述步骤得到的生坯进行第一次脱脂，脱除所述填充剂并保留所述主粘结剂，最后将经过第一次脱脂后的生坯进行高温烧结收缩成型3D打印制品，在高温烧结过程中，第一次脱脂后的生坯经过第二次脱脂，脱除主粘结剂。
实施例四：
在实施例三中，再加上下述工序：
所述步骤四中第一次脱脂通过催化脱脂脱除填充剂，催化脱脂在以浓硝酸为介质的催化脱脂炉中进行，脱脂温度为80-130℃，脱脂时间为5-8h。
首先将打印用的光敏树脂与粘结剂充分熔融混炼，然后将混合后的复合光敏树脂倒入3D打印机的料槽中，然后开启3D打印机，被加热熔融后的复合光敏树脂被输送至3D打印头，3D打印机会自动依据模型分层信息将加热熔融后的复合光敏树脂挤出于其可移动的工作平台上，制得中间成型材料，然后当一层打印固化完成后，工作平台下移一个层的距离后继续打印，依此类推，最终堆叠出所需的三维实体产品生坯，然后将上述步骤得到的生坯进行第一次脱脂，脱除所述填充剂并保留所述主粘结剂，最后将经过第一次脱脂后的生坯进行高温烧结收缩成型3D打印制品，在高温烧结过程中，第一次脱脂后的生坯经过第二次脱脂，脱除主粘结剂。
实施例五：
在实施例四中，再加上下述工序：
步骤五中第二次脱脂为热脱脂，与高温烧结一起在烧结炉中进行，烧结温度为1280-1320℃，烧结时间为18-24h。
首先将打印用的光敏树脂与粘结剂充分熔融混炼，然后将混合后的复合光敏树脂倒入3D打印机的料槽中，然后开启3D打印机，被加热熔融后的复合光敏树脂被输送至3D打印头，3D打印机会自动依据模型分层信息将加热熔融后的复合光敏树脂挤出于其可移动的工作平台上，制得中间成型材料，然后当一层打印固化完成后，工作平台下移一个层的距离后继续打印，依此类推，最终堆叠出所需的三维实体产品生坯，然后将上述步骤得到的生坯进行第一次脱脂，脱除所述填充剂并保留所述主粘结剂，最后将经过第一次脱脂后的生坯进行高温烧结收缩成型3D打印制品，在高温烧结过程中，第一次脱脂后的生坯经过第二次脱脂，脱除主粘结剂。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种快速成型3D打印工件的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将打印用的光敏树脂与粘结剂充分熔融混炼，然后将混合后的复合光敏树脂倒入3D打印机的料槽中；
S2、开启3D打印机，被加热熔融后的复合光敏树脂被输送至3D打印头，3D打印机会自动依据模型分层信息将加热熔融后的复合光敏树脂挤出于其可移动的工作平台上，制得中间成型材料；
S3、当一层打印固化完成后，工作平台下移一个层的距离后继续打印，依此类推，最终堆叠出所需的三维实体产品生坯；
S4、将上述步骤得到的生坯进行第一次脱脂，脱除所述填充剂并保留所述主粘结剂；
S5、将经过第一次脱脂后的生坯进行高温烧结收缩成型3D打印制品，在高温烧结过程中，第一次脱脂后的生坯经过第二次脱脂，脱除主粘结剂。
2.根据权利要求1所述的一种快速成型3D打印工件的制备方法，其特征在于：所述步骤一中的粘结剂包括主粘结剂和填充剂，主粘结剂包括聚丙烯、聚乙烯中的至少一种，填充剂包括石蜡、聚甲醛及聚乙烯醇中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种快速成型3D打印工件的制备方法，其特征在于：所述步骤二中首先要进行3D建模，3D建模完成后，计算出大块完整部分，在执行3D打印时，预先留空大块完整部分位置，并预打印嵌合预制件的部位，然后在留空大块完整部分位置填充预先制作的大块完整部分的预制件，最后再打印剩余部分。
4.根据权利要求1所述的一种快速成型3D打印工件的制备方法，其特征在于：所述步骤四中第一次脱脂通过催化脱脂脱除填充剂，催化脱脂在以浓硝酸为介质的催化脱脂炉中进行，脱脂温度为80-130℃，脱脂时间为5-8h。
5.根据权利要求1所述的一种快速成型3D打印工件的制备方法，其特征在于：所述步骤五中第二次脱脂为热脱脂，与高温烧结一起在烧结炉中进行，烧结温度为1280-1320℃，烧结时间为18-24h。
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Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱红等: "《3D打印技术基础》", 31 August 2017, 华中科技大学出版社 *
郭黎滨等: "《先进制造技术》", 31 January 2010, 哈尔滨工程大学出版社 *

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