CN113478821A - 一种选择性激光烧结3d打印快速成型防变形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种选择性激光烧结3D打印快速成型防变形方法，包括(1)制备新型粉末原料；(2)在产品三维模型中大平面处加上反变形量；(3)激光烧结。本发明有效的改善了产品在加工过程中的变形，大大的提高了产品尺寸精度，同时减少了产品后处理时间，本发明通过提高原料自身的粘度，稳定性强度和配合在产品三维模型中大平面处加上反变形量的方法，协同提高了成品的尺寸精度，增强了产品品质。

Description

一种选择性激光烧结3D打印快速成型防变形方法
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种选择性激光烧结3D打印快速成型防变形方法。
背景技术
选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，简称SLS)快速成型技术是利用粉末材料在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积成型。利用该技术几乎可以成型任意几何形状的制件，包括工业生产中所需要的各种复杂形状的模具等；该技术可应用的材料范围非常宽，包括高分子、陶瓷、金属及各种复合材料等。3D打印机可以制造的物品很多，如飞机、手枪，再如食物、人体器官、儿童玩具等。3D打印技术是最近20年来世界制造技术领域的一次重大突破，是机械工程、计算机技术、数控技术、材料科学等多学科技术的集成。其中，3D打印技术中最难最核心的技术是打印材料的开发，因此开发更为多样多功能的3D打印材料成为未来研究与应用的热点与关键。
由于尼龙具有较低的收缩率、优良的机械强度、耐磨、减摩及良好的耐腐性能及加工性等，在3D打印新产品的研制开发、模具制造、小批量产品的生产等方面具有广阔前景。现有的关于尼龙材料的3D打印技术主要是基于选择性激光烧结方面，选择性激光烧结技术(SLS)是采用红外激光烧结粉末材料成型的一种快速成型技术。该技术可将固体粉末材料直接成型为三维实体零件，不受成型零件形状复杂程度的限制，不需任何工装模具。在新产品的研制开发、模具制造、小批量产品的生产等方面均有广阔前景，国外已有大量的应用实例
然而应用SLS打印的产品，由于是粉末经高温烧结成型，对于有大平面的零件，大平面易发生翘曲变形，因此，如何提高打印成品的质量，与粉末原料和打印方法息息相关。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种选择性激光烧结3D打印快速成型防变形方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种选择性激光烧结3D打印快速成型防变形方法，它包括以下步骤：
(1)制备新型粉末原料；
(2)在产品三维模型中大平面处加上反变形量；
(3)激光烧结。
所述制备新型粉末原料的方法，包括以下步骤：
(1)取3-5重量份的松香，加入到其重量20-25倍的无水乙醇中，升高温度为60-65℃，保温搅拌至松香溶解；
(2)取4-6重量份的十二烷基伯胺，加入到其重量180-200倍的去离子水中，搅拌均匀，与上述松香溶解液混合，加入1-2重量份的sp-80，搅拌均匀，得混合分散液；
(3)在上述混合分散液中加入300-430重量份的正硅酸乙酯，搅拌3-5 小时，得溶胶水溶液；
(4)取10-15重量份的油酸，加入到上述溶胶水溶液中，搅拌均匀，加入600-700重量份的己内酰胺，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为75-80℃，加入20-30重量份的过硫酸铵，保温搅拌3-5小时，出料，加入10-15重量份的氧化铝，搅拌均匀，抽滤，将滤饼水洗，干燥；
(5)送入到挤出机中，熔融挤出，再经过粉碎、气流筛分机进行分级收集，即得。
所述步骤(4)中的干燥温度为100-120℃，干燥时间为1-2小时。
所述步骤(5)中经过粉碎、气流筛分机进行分级收集，收集到的粒径在 200-350目之间。
所述在产品三维模型中大平面处加上反变形量，具体为：
在烧结的打底平面的底面上增设一层反变形层，所述反变形层的厚度是从两外侧向内中间由大逐渐减小，形成了所述产品烧结的打底平面的反变形量；所述反变形层的形状与所述打底平面的形状相同。
所述反变形层的厚度是从两外侧向内中间由2-3mm渐变到0mm。
所述反变形层的厚度是从两外侧向内中间由大逐渐减小，且两外侧厚度相同，两外侧向内中间逐渐减小的厚度也相同。
所述反变形层形状无需过大，且其跟随所述的打底平面形状过渡即可。
本发明的优点：
本发明选择正硅酸乙酯为前驱体，通过在含有十二烷基伯胺、松香的乙醇水溶液中水解，得到胺处理的溶胶溶液，再以该溶胶溶液为溶剂，以油酸掺杂的己内酰胺为单体，在引发剂作用下聚合，在高温下不仅实现了聚合，还通过油酸与伯胺的反应，使得溶胶很好的分散到聚合物中，从而提高了成品的稳定性强度，而配合氧化铝则进一步提高烧结粘度，为增强尺寸稳定性和精度提高了保障；
本发明采用在产品三维模型中大平面处加上反变形量，有效的改善了产品在加工过程中的变形，大大的提高了产品尺寸精度，同时减少了产品后处理时间；
本发明通过提高原料自身的粘度，稳定性强度和配合在产品三维模型中大平面处加上反变形量的方法，协同提高了成品的尺寸精度，增强了产品品质。
附图说明
图1为本发明在产品三维模型中大平面处加上反变形量图。
具体实施方式
实施例1
一种选择性激光烧结3D打印快速成型防变形方法，它包括以下步骤：
(1)制备新型粉末原料；
(2)在产品三维模型中大平面处加上反变形量；
(3)激光烧结。
所述制备新型粉末原料的方法，包括以下步骤：
(1)取3重量份的松香，加入到其重量20倍的无水乙醇中，升高温度为60℃，保温搅拌至松香溶解；
(2)取4重量份的十二烷基伯胺，加入到其重量180倍的去离子水中，搅拌均匀，与上述松香溶解液混合，加入sp-80，搅拌均匀，得混合分散液；
(3)在上述混合分散液中加入300重量份的正硅酸乙酯，搅拌3-5小时，得溶胶水溶液；
(4)取10重量份的油酸，加入到上述溶胶水溶液中，搅拌均匀，加入 600重量份的己内酰胺，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为75℃，加入20重量份的过硫酸铵，保温搅拌3小时，出料，加入10 重量份的氧化铝，搅拌均匀，抽滤，将滤饼水洗，干燥；
(5)送入到挤出机中，熔融挤出，再经过粉碎、气流筛分机进行分级收集，即得。
所述步骤(4)中的干燥温度为100℃，干燥时间为1小时。
所述步骤(5)中经过粉碎、气流筛分机进行分级收集，收集到的粒径为200目。
所述在产品三维模型中大平面处加上反变形量，具体为：
在烧结的打底平面的底面1上增设一层反变形层2，所述反变形层的厚度是从两外侧2a向内中间2b由大逐渐减小，形成了所述产品烧结的打底平面的反变形量；所述反变形层的形状与所述打底平面的形状相同。
所述反变形层的厚度是从两外侧向内中间由2-3mm渐变到0mm。
所述反变形层的厚度是从两外侧向内中间由大逐渐减小，且两外侧厚度相同，两外侧向内中间逐渐减小的厚度也相同。
所述反变形层形状无需过大，且其跟随所述的打底平面形状过渡即可。
实施例2
一种选择性激光烧结3D打印快速成型防变形方法，它包括以下步骤：
(1)制备新型粉末原料；
(2)在产品三维模型中大平面处加上反变形量；
(3)激光烧结。
所述制备新型粉末原料的方法，包括以下步骤：
(1)取5重量份的松香，加入到其重量25倍的无水乙醇中，升高温度为65℃，保温搅拌至松香溶解；
(2)取6重量份的十二烷基伯胺，加入到其重量200倍的去离子水中，搅拌均匀，与上述松香溶解液混合，加入2重量份的sp-80，搅拌均匀，得混合分散液；
(3)在上述混合分散液中加入430重量份的正硅酸乙酯，搅拌5小时，得溶胶水溶液；
(4)取15重量份的油酸，加入到上述溶胶水溶液中，搅拌均匀，加入700重量份的己内酰胺，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为80℃，加入30重量份的过硫酸铵，保温搅拌5小时，出料，加入15 重量份的氧化铝，搅拌均匀，抽滤，将滤饼水洗，干燥；
(5)送入到挤出机中，熔融挤出，再经过粉碎、气流筛分机进行分级收集，即得。
所述步骤(4)中的干燥温度为120℃，干燥时间为2小时。
所述步骤(5)中经过粉碎、气流筛分机进行分级收集，收集到的粒径为 350目。
所述在产品三维模型中大平面处加上反变形量，具体为：
在烧结的打底平面的底面1上增设一层反变形层2，所述反变形层的厚度是从两外侧2a向内中间2b由大逐渐减小，形成了所述产品烧结的打底平面的反变形量；所述反变形层的形状与所述打底平面的形状相同。
所述反变形层的厚度是从两外侧向内中间由2-3mm渐变到0mm。
所述反变形层的厚度是从两外侧向内中间由大逐渐减小，且两外侧厚度相同，两外侧向内中间逐渐减小的厚度也相同。
所述反变形层形状无需过大，且其跟随所述的打底平面形状过渡即可。
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 (3)

1.一种选择性激光烧结3D打印快速成型防变形方法，其特征在于，它包括以下步骤：
(1)制备新型粉末原料；
(2)在产品三维模型中大平面处加上反变形量；
(3)激光烧结；
所述制备新型粉末原料的方法，包括以下步骤：
(1)取3-5重量份的松香，加入到其重量20-25倍的无水乙醇中，升高温度为60-65℃，保温搅拌至松香溶解；
(2)取4-6重量份的十二烷基伯胺，加入到其重量180-200倍的去离子水中，搅拌均匀，与上述松香溶解液混合，加入1-2重量份的sp-80，搅拌均匀，得混合分散液；
(3)在上述混合分散液中加入300-430重量份的正硅酸乙酯，搅拌3-5小时，得溶胶水溶液；
(4)取10-15重量份的油酸，加入到上述溶胶水溶液中，搅拌均匀，加入600-700重量份的己内酰胺，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为75-80℃，加入20-30重量份的过硫酸铵，保温搅拌3-5小时，出料，加入10-15重量份的氧化铝，搅拌均匀，抽滤，将滤饼水洗，干燥；
(5)送入到挤出机中，熔融挤出，再经过粉碎、气流筛分机进行分级收集，收集到的粒径在200-350目之间，即得；
所述在产品三维模型中大平面处加上反变形量，具体为：在烧结的打底平面的底面上增设一层反变形层，所述反变形层的厚度是从两外侧向内中间由大逐渐减小，形成了所述产品烧结的打底平面的反变形量；所述反变形层的形状与所述打底平面的形状相同；所述反变形层的厚度是从两外侧向内中间由2-3mm渐变到0mm；所述反变形层形状无需过大，且其跟随所述的打底平面形状过渡即可。
2.根据权利要求1所述的一种选择性激光烧结3D打印快速成型防变形方法，其特征在于，所述步骤(4)中的干燥温度为100-120℃，干燥时间为1-2小时。
3.根据权利要求1所述的一种选择性激光烧结3D打印快速成型防变形方法，其特征在于，所述反变形层的厚度是从两外侧向内中间由大逐渐减小，且两外侧厚度相同，两外侧向内中间逐渐减小的厚度也相同。
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