CN112606352A - 一种混色3d打印线材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混色3D打印线材的制备方法，按照重量份数，混色打印线材的原材料包括高聚物85‑90份、填充剂0‑8份、色母或色粉2‑5份、增韧剂0‑3份与润滑剂0‑3份；打印线材的原材料纯料包括高聚物85‑90份、填充剂0‑8份、增韧剂0‑3份、润滑剂0‑3份；本发明公开了打印技术中常规打印耗材的成分与这些成分在需要制作不同颜色的耗材配制过程中的步骤，通过在制备过程中控制色母等颜料的添加方式与在材料调配的过程中对原材料纯料的添加量记性控制防止发生颜色兼容等问题，从而获得颜色多样且观感鲜明的打印用线材；在线材加工挤出的过程中添加冷却步骤，并在冷却后对线材的直径进行测定，从而避免因挤出机控制问题与冷却问题影响影响线材的成型问题。

Description

一种混色3D打印线材的制备方法
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，更具体地说，尤其涉及一种混色3D打印线材的制备方法。
背景技术
3D打印技术是目前一种新兴快速成型技术，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状材料、丝状、膏体状等材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。随着3D打印技术的发展和应用，材料成为限制3D打印技术未来走向的关键因素之一，在某种程度上，材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用。目前3D打印材料主要包括高分子材料、金属材料、无机非金属材料和食品材料等。日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，比如打印一个机器人、打印玩具车，打印各种模型，甚至是食物等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术称为3D立体打印技术。
3D打印于模具制造、产品原型等领域的广泛应用将替代传统加工工艺，伴随着3D打印技术不断拓展该项技术已逐渐在医学、生物工程、建筑、服装航空等领域得到广泛关注和使用。3D打印技术主要有选择性激光烧结(SLS)、立体光固化(SLA)、熔融沉积成型(FDM)等，其中FDM是最常用也是目前最成熟的--种，其原理是利用高分子聚合物在熔融状态下喷头挤压成型，通过层层叠加成制品。3D打印技术在我国在最近几年得到了长足的发展也受到广泛的关注，但是3D打印技术的发展不单单是3D打印设备的制造，更关键的是3D打印材料的发展。
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。而目前在3D打印中，通常使用单一颜色的耗材，使得打印出来的产品的色彩效果单一化，视觉效果相对较差；另外在线材挤出和冷却的过程中线材的直径可能发生变化，从而影响后续线材的打印使用，为此我们提出一种混色3D打印线材的制备方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，公开了打印技术中常规打印耗材的成分与这些成分在需要制作不同颜色的耗材配制过程中的步骤，通过在制备过程中控制色母等颜料的添加方式与在材料调配的过程中对原材料纯料的添加量记性控制防止发生颜色兼容等问题，从而获得颜色多样且观感鲜明的打印用线材；在线材加工挤出的过程中添加冷却步骤，并在冷却后对线材的直径进行测定，从而避免因挤出机控制问题与冷却问题影响影响线材的成型问题，而提出的一种混色3D打印线材的制备方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种混色3D打印线材的制备方法，按照重量份数，混色打印线材的原材料包括高聚物85-90份、填充剂0-8份、色母或色粉2-5份、增韧剂0-3份与润滑剂0-3份；打印线材的原材料纯料包括高聚物85-90份、填充剂0-8份、增韧剂0-3份、润滑剂0-3份；
混色3D打印线材的制备包括如下步骤：
S1、按照配方中的重量组分对各配方组分进行称重备料，且至少准备两种不同的色母与色粉，还需准备不添加色母或色粉的打印线材原材料纯料；
S2、通过色母或色粉对需要制备颜色进行调制，通过搅拌装置对颜料进行均匀搅拌，使其颜色分布均匀获得混色颜料；
S3、将混色颜料与混色打印线材的其他原材料分别通过3D打印线材生产线进料，并添加10％-15％的打印线材的原材料纯料进行过渡，随后通过双螺杆挤出机进行混合挤出；
S4、在通过双螺杆挤出机进行挤出后线材的温度较高，通过牵引机对线材进行牵引，使得线材经过低温冷却槽进行冷却，使得线材固化成型；
S5、在线材挤出固化成型后通过红外热收缩处理后，在通过卷绕机对制成的混色3D打印线材进行卷绕，从而完成混色3D打印线材的整个生产过程。
优选的，按照重量份数，混色打印线材的原材料包括高聚物85份、填充剂0份、色母或色粉2份、增韧剂0份、润滑剂0份；打印线材的纯料包括高聚物85份、填充剂0份、增韧剂0份、润滑剂0份。
优选的，按照重量份数，混色打印线材的原材料包括高聚物90份、填充剂8份、色母或色粉5份、增韧剂3份、润滑剂3份；打印线材的纯料包括高聚物90份、填充剂8份、增韧剂3份、润滑剂3份。
优选的，按照重量份数，混色打印线材的原材料包括高聚物87份、填充剂4份、色母或色粉4份、增韧剂2份、润滑剂2份；打印线材的纯料包括高聚物87份、填充剂4份、增韧剂2份、润滑剂2份。
优选的，所述色母或色粉的颜色为红色、橙色、黄色、绿色、青色、蓝色、紫色、灰色、粉色、黑色、白色、棕色中的至少两种颜色。
优选的，所述高聚物为聚乳酸、ABS塑料、PA塑料、TPU塑料、PETG塑料、PC塑料或聚己内酯等一种或两种以上混合；
所述填充剂为碳纤维、玻璃纤维、植物纤维、金属粉和无机粉体等一种或两种；所述增韧剂为与高聚物同类型或塑料通用型增韧剂；
所述润滑剂为硬酯酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸锌、金属皂的高分子复合酯、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、硅酮类润滑剂中的一种或两种以上的混合物。
优选的，所述混色打印线材的原材料包括功能性添加剂，功能性添加剂包括阻燃助剂、填料、增塑剂和稳定剂，所述阻燃助剂为磷酸酯和氢氧化铝中的一种或两种，所述增塑剂设置为磷酸酯类增塑剂。
优选的，在3D打印线材通过双螺杆挤出机挤出后再经过低温冷却后线材的直径会发生变化，在步骤S4后设置激光测径仪对线材的直径进行测量校准，测量的结果作为螺杆挤出机挤出口尺寸的调节依据。
本发明的技术效果和优点：本发明提供的一种混色3D打印线材的制备方法，与现有技术相比，本发明公开了打印技术中常规打印耗材的成分与这些成分在需要制作不同颜色的耗材配制过程中的步骤，通过在制备过程中控制色母等颜料的添加方式与在材料调配的过程中对原材料纯料的添加量记性控制防止发生颜色兼容等问题，从而获得颜色多样且观感鲜明的打印用线材；在线材加工挤出的过程中添加冷却步骤，并在冷却后对线材的直径进行测定，从而避免因挤出机控制问题与冷却问题影响影响线材的成型问题。
附图说明
图1为本发明混色3D打印线材的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。
实施例
一种混色3D打印线材的制备方法，按照重量份数，混色打印线材的原材料包括高聚物85-90份、填充剂0-8份、色母或色粉2-5份、增韧剂0-3份与润滑剂0-3份；打印线材的原材料纯料包括高聚物85-90份、填充剂0-8份、增韧剂0-3份、润滑剂0-3份；
混色3D打印线材的制备包括如下步骤：
S1、按照配方中的重量组分对各配方组分进行称重备料，且至少准备两种不同的色母与色粉，还需准备不添加色母或色粉的打印线材原材料纯料；
S2、通过色母或色粉对需要制备颜色进行调制，通过搅拌装置对颜料进行均匀搅拌，使其颜色分布均匀获得混色颜料；
S3、将混色颜料与混色打印线材的其他原材料分别通过3D打印线材生产线进料，并添加10％-15％的打印线材的原材料纯料进行过渡，随后通过双螺杆挤出机进行混合挤出；本发明公开了打印技术中常规打印耗材的成分与这些成分在需要制作不同颜色的耗材配制过程中的步骤，通过在制备过程中控制色母等颜料的添加方式与在材料调配的过程中对原材料纯料的添加量记性控制防止发生颜色兼容等问题，从而获得颜色多样且观感鲜明的打印用线材；
S4、在通过双螺杆挤出机进行挤出后线材的温度较高，通过牵引机对线材进行牵引，使得线材经过低温冷却槽进行冷却，使得线材固化成型；
S5、在线材挤出固化成型后通过红外热收缩处理后，在通过卷绕机对制成的混色3D打印线材进行卷绕，从而完成混色3D打印线材的整个生产过程。在线材加工挤出的过程中添加冷却步骤，并在冷却后对线材的直径进行测定，从而避免因挤出机控制问题与冷却问题影响影响线材的成型问题。
通过添加线材直径的测量校准过程，从而可通过线材测量后的尺寸对螺杆挤出机的挤出口大小与冷却槽的冷却方式进行调整，从而获得满足3D打印过程的线材。
进一步的，按照重量份数，混色打印线材的原材料包括高聚物85份、填充剂0份、色母或色粉2份、增韧剂0份、润滑剂0份；打印线材的纯料包括高聚物85份、填充剂0份、增韧剂0份、润滑剂0份。
进一步的，按照重量份数，混色打印线材的原材料包括高聚物90份、填充剂8份、色母或色粉5份、增韧剂3份、润滑剂3份；打印线材的纯料包括高聚物90份、填充剂8份、增韧剂3份、润滑剂3份。
进一步的，按照重量份数，混色打印线材的原材料包括高聚物87份、填充剂4份、色母或色粉4份、增韧剂2份、润滑剂2份；打印线材的纯料包括高聚物87份、填充剂4份、增韧剂2份、润滑剂2份。
进一步的，所述色母或色粉的颜色为红色、橙色、黄色、绿色、青色、蓝色、紫色、灰色、粉色、黑色、白色、棕色中的至少两种颜色。
进一步的，所述高聚物为聚乳酸、ABS塑料、PA塑料、TPU塑料、PETG塑料、PC塑料或聚己内酯等一种或两种以上混合；
所述填充剂为碳纤维、玻璃纤维、植物纤维、金属粉和无机粉体等一种或两种；所述增韧剂为与高聚物同类型或塑料通用型增韧剂；
所述润滑剂为硬酯酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸锌、金属皂的高分子复合酯、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、硅酮类润滑剂中的一种或两种以上的混合物。
进一步的，所述混色打印线材的原材料包括功能性添加剂，功能性添加剂包括阻燃助剂、填料、增塑剂和稳定剂，所述阻燃助剂为磷酸酯和氢氧化铝中的一种或两种，所述增塑剂设置为磷酸酯类增塑剂。
进一步的，在3D打印线材通过双螺杆挤出机挤出后再经过低温冷却后线材的直径会发生变化，在步骤S4后设置激光测径仪对线材的直径进行测量校准，测量的结果作为螺杆挤出机挤出口尺寸的调节依据。
综上所述，本发明提供的一种混色3D打印线材的制备方法，与现有技术相比，本发明公开了打印技术中常规打印耗材的成分与这些成分在需要制作不同颜色的耗材配制过程中的步骤，通过在制备过程中控制色母等颜料的添加方式与在材料调配的过程中对原材料纯料的添加量记性控制防止发生颜色兼容等问题，从而获得颜色多样且观感鲜明的打印用线材；在线材加工挤出的过程中添加冷却步骤，并在冷却后对线材的直径进行测定，从而避免因挤出机控制问题与冷却问题影响影响线材的成型问题。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种混色3D打印线材的制备方法，其特征在于：按照重量份数，混色打印线材的原材料包括高聚物85-90份、填充剂0-8份、色母或色粉2-5份、增韧剂0-3份与润滑剂0-3份；打印线材的原材料纯料包括高聚物85-90份、填充剂0-8份、增韧剂0-3份、润滑剂0-3份；
混色3D打印线材的制备包括如下步骤：
S1、按照配方中的重量组分对各配方组分进行称重备料，且至少准备两种不同的色母与色粉，还需准备不添加色母或色粉的打印线材原材料纯料；
S2、通过色母或色粉对需要制备颜色进行调制，通过搅拌装置对颜料进行均匀搅拌，使其颜色分布均匀获得混色颜料；
S3、将混色颜料与混色打印线材的其他原材料分别通过3D打印线材生产线进料，并添加10％-15％的打印线材的原材料纯料进行过渡，随后通过双螺杆挤出机进行混合挤出；
S4、在通过双螺杆挤出机进行挤出后线材的温度较高，通过牵引机对线材进行牵引，使得线材经过低温冷却槽进行冷却，使得线材固化成型；
S5、在线材挤出固化成型后通过红外热收缩处理后，在通过卷绕机对制成的混色3D打印线材进行卷绕，从而完成混色3D打印线材的整个生产过程。
2.根据权利要求1所述的一种混色3D打印线材的制备方法，其特征在于：按照重量份数，混色打印线材的原材料包括高聚物85份、填充剂0份、色母或色粉2份、增韧剂0份、润滑剂0份；打印线材的纯料包括高聚物85份、填充剂0份、增韧剂0份、润滑剂0份。
3.根据权利要求1所述的一种混色3D打印线材的制备方法，其特征在于：按照重量份数，混色打印线材的原材料包括高聚物90份、填充剂8份、色母或色粉5份、增韧剂3份、润滑剂3份；打印线材的纯料包括高聚物90份、填充剂8份、增韧剂3份、润滑剂3份。
4.根据权利要求1所述的一种混色3D打印线材的制备方法，其特征在于：按照重量份数，混色打印线材的原材料包括高聚物87份、填充剂4份、色母或色粉4份、增韧剂2份、润滑剂2份；打印线材的纯料包括高聚物87份、填充剂4份、增韧剂2份、润滑剂2份。
5.根据权利要求1所述的一种混色3D打印线材的制备方法，其特征在于：所述色母或色粉的颜色为红色、橙色、黄色、绿色、青色、蓝色、紫色、灰色、粉色、黑色、白色、棕色中的至少两种颜色。
6.根据权利要求1所述的一种混色3D打印线材的制备方法，其特征在于：所述高聚物为聚乳酸、ABS塑料、PA塑料、TPU塑料、PETG塑料、PC塑料或聚己内酯等一种或两种以上混合；
所述填充剂为碳纤维、玻璃纤维、植物纤维、金属粉和无机粉体等一种或两种；所述增韧剂为与高聚物同类型或塑料通用型增韧剂；
所述润滑剂为硬酯酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸锌、金属皂的高分子复合酯、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、硅酮类润滑剂中的一种或两种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种混色3D打印线材的制备方法，其特征在于：所述混色打印线材的原材料包括功能性添加剂，功能性添加剂包括阻燃助剂、填料、增塑剂和稳定剂，所述阻燃助剂为磷酸酯和氢氧化铝中的一种或两种，所述增塑剂设置为磷酸酯类增塑剂。
8.根据权利要求1所述的一种混色3D打印线材的制备方法，其特征在于：在3D打印线材通过双螺杆挤出机挤出后再经过低温冷却后线材的直径会发生变化，在步骤S4后设置激光测径仪对线材的直径进行测量校准，测量的结果作为螺杆挤出机挤出口尺寸的调节依据。
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