CN114290476A - 一种曲面薄壁件的膏料陶瓷3d打印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及一种曲面薄壁件的膏料陶瓷3D打印方法，包括对膏料陶瓷进行预处理；通过刮刀层层刮动处理后的所述膏料陶瓷，激光根据所述曲面薄壁件的形状使所述膏料陶瓷自下而上依次固化生长成所述曲面薄壁件；在所述曲面薄壁件的生长过程中，设置基底分别与底部支撑件和所述曲面薄壁件相连接，并在所述曲面薄壁件四周设置保护围挡；当满足间隔阈值时，在曲面薄壁件生长过程中的悬空处增加支撑柱，以使所述曲面薄壁件正常生长。与现有技术相比，本发明提供的曲面薄壁件的膏料陶瓷3D打印方法，可以使曲面薄壁件稳定生长，避免曲面薄壁件的变形，确保曲面薄壁件后续组装的正常进行。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及一种曲面薄壁件的膏料陶瓷3D 打印方法。
背景技术
3D打印技术又称增材制造技术，是一种与传统的机械加工方法截然相反，基于三维CAD模型数据，通过增加材料逐层制造的方式，直接制造与相应数学模型完全一致的三维物理实体模型的制造方法。3D打印技术不断拓展新的技术路线和实现方法，较成熟的技术主要有：光固化(SLA)成形、熔融沉积制造(FD)成形、选择性激光烧结(SLS)成形、选区激光熔化(SLM) 成形和黏结剂喷射式(3DP)成形。
材料的3D打印技术是我国一个重点发展领域，相对于金属材料、高分子材料的3D打印技术的快速发展，脆性的陶瓷材料的3D打印技术还远处于初期，陶瓷材料的3D打印技术无疑是一个难点。
虽然中国专利申请(公开号为CN112743658A)公开了一种陶瓷3D打印方法，其打印方法为将打印材料置于3D打印工作环境，在激光功率 140mw～160mw、激光零件实体扫描速度1750mm/s-1950mm/s的条件下打印，按照预定的打印程序，完成打印标准层上的打印，激光轮廓扫描速度 3500mm/s-3900mm/s。
但是，现有技术在曲面薄壁件的陶瓷3D打印过程中，由于成型顺序原因，曲面薄壁件受到重力影响，仍然无法克服其曲面的弧度产生变形，曲面的曲率偏离了预订的设计曲度，导致曲面薄壁件打印生长不稳定，影响后续组装的尺寸公差异常、外形曲率变形不符、厚薄不均、光学异常等问题。
发明内容
为解决上述现有技术中曲面薄壁打印生长不稳定的不足，本发明提供一种曲面薄壁件的膏料陶瓷3D打印方法，可以使曲面薄壁件稳定生长。
本发明提供一种曲面薄壁件的膏料陶瓷3D打印方法，包括对膏料陶瓷进行预处理；通过刮刀层层刮动处理后的所述膏料陶瓷，激光根据所述曲面薄壁件的形状使所述膏料陶瓷自下而上依次固化生长成所述曲面薄壁件；
在所述曲面薄壁件的生长过程中，设置基底分别与底部支撑件和所述曲面薄壁件相连接，并在所述曲面薄壁件四周设置保护围挡；当满足间隔阈值时，在曲面薄壁件生长过程中的悬空处增加支撑柱，以使所述曲面薄壁件正常生长。
在一实施例中，所述预处理包括利用球磨仪对所述膏料陶瓷进行搅拌；其中，搅拌速度为180-220r/min，搅拌时间为2-4h。
在一实施例中，所述基底的厚度为单层层厚的2-3倍。
在一实施例中，所述单层厚度为0.04-0.06mm。
在一实施例中，所述保护围挡的形状呈椭圆形，所述保护围挡的厚度为 3-4mm。
在一实施例中，所述保护围挡与所述曲面薄壁件的距离为8-10mm，所述保护围挡的高度与所述曲面薄壁件相同。
在一实施例中，所述间隔阈值为4-5mm，所述支撑柱的直径为 0.8-1mm，所述曲面薄壁件生长悬空处的各所述支撑柱相互连接。
在一实施例中，在曲面薄壁件的膏料陶瓷3D打印过程中，设有多个所述曲面薄壁件，相邻两所述曲面薄壁件之间的间距为0.5mm。
在一实施例中，所述曲面薄壁件与水平方向平行，所述刮刀与所述曲面薄壁件相垂直。
在一实施例中，当打印的所述曲面薄壁件高度大于50mm时，所述刮刀的运行速度为5-6mm/s；当打印的所述曲面薄壁件高度小于50mm时，所述刮刀的运行速度为8-10mm/s。
基于上述，与现有技术相比，本发明提供的曲面薄壁件的膏料陶瓷3D 打印方法，通过设置基底分别与底部支撑件和所述曲面薄壁件相连接，并在曲面薄壁件四周设置保护围挡；当满足间隔阈值时，在曲面薄壁件生长过程中的悬空处增加支撑柱，可以使曲面薄壁件稳定生长，避免曲面薄壁件的变形，确保曲面薄壁件后续组装的正常进行。
本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；在下面描述中附图所述的位置关系，若无特别指明，皆是图示中组件绘示的方向为基准。
图1为本发明提供的膏料陶瓷3D打印方法所打印的曲面薄壁件示意图；
图2为本发明提供的曲面薄壁件的仰视图；
图3为本发明提供的膏料陶瓷3D打印方法打印曲面薄壁件的俯视图。
附图标记：
10基底 20底部支撑件 30曲面薄壁件
40保护围挡 50支撑柱
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
在本发明的描述中，需要说明的是，本发明所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义，不能理解为对本发明的限制；应进一步理解，本发明所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本发明中明确如此定义之外。
如图1至图3所示，本发明提供的一种曲面薄壁件的膏料陶瓷3D打印方法，包括对膏料陶瓷进行预处理；通过刮刀层层刮动处理后的所述膏料陶瓷，激光根据所述曲面薄壁件的形状使所述膏料陶瓷自下而上依次固化生长成所述曲面薄壁件；
在所述曲面薄壁件的生长过程中，设置基底10分别与底部支撑件20和所述曲面薄壁件30相连接，并在所述曲面薄壁件四周设置保护围挡40；当满足间隔阈值时，在曲面薄壁件30生长过程中的悬空处增加支撑柱50，以使所述曲面薄壁件30正常生长。
具体实施时，陶瓷3D打印技术是当前相对比较热门的一项先进技术，技术前景较好，发展空间大，很多的国内外企业和研究机构加入这一技术的研发队伍中。而陶瓷材料的研发，无疑是这一技术的重中之重。从陶瓷3D 打印行业现状来看，材料分为浆料和膏料两种体系。
成型方式分为立体光固化成型法(stereolithographyappearance，简称sla) 和数字光处理(digitallightingprocessing，简称dlp)。在材料制备方面，国内相对国外差距较大，不论是浆料体系还是膏料体系，材料的固含量、稳定性和流变性都还存在一些难题。其中相比浆料体系，膏料体系在材料稳定性和打印阶段的自支撑能力方面，具有明显优势。
为此，在曲面薄壁件30的3D打印过程中选用膏料陶瓷进行打印，首先对膏料陶瓷进行预处理，具体地，利用球磨仪对膏料陶瓷进行搅拌，本实施例中，搅拌速度可以是180-220r/min，优选地，搅拌速度可以是200r/min，搅拌时间可以是2-4h，优选地，搅拌时间可以是3h。
通过预处理后的膏料陶瓷可以避免固态的膏料陶瓷影响曲面薄壁件的3D 打印；接着，将预处理搅拌后的膏料陶瓷输入至3D打印机中，通过刮刀层层刮动处理后的膏料陶瓷，根据曲面薄壁件30的形状，利用激光使膏料陶瓷自下而上依次层层固化完成曲面薄壁件30的生长。
较佳地，曲面薄壁件30与水平方向相平行，刮刀与曲面薄壁件30相垂直，当曲面薄壁件30高度大于50mm时，刮刀的运行速度可以是5-6mm/s；当曲面薄壁件高度小于50mm时，刮刀的运行速度可以是8-10mm/s。
如图1至图3所示，在曲面薄壁件的膏料陶瓷3D打印过程中，设有多个曲面薄壁件30，多个曲面薄壁件30可以互相辅助使其稳固，以使每一个曲面薄壁件30均稳定生长，提高曲面薄壁件30生长的成型率；较佳地，相邻两曲面薄壁件30之间的间距为0.5mm。
如图1至图3所示，在曲面薄壁件的生长过程中，设置基底10分别与底部支撑件20和曲面薄壁件30相连接，并在曲面薄壁件30四周设置保护围挡 40；当满足间隔阈值时，在曲面薄壁件30生长过程中的悬空处增加支撑柱50，以使曲面薄壁件30正常生长。
如图1至图3所示，具体地，基底10、底部支撑件20、保护围挡30以及支撑柱50跟随着曲面薄壁件30固化，由于曲面薄壁件30的底部和生长过程中均存在悬空，为此设置基底10分别与底部连接件20和曲面薄壁件30相连接，基底10的厚度可以是单层层厚的2-3倍，较佳地，单层层厚可以是 0.04-0.06mm，即刮刀每0.04-0.06mm刮动一次使膏料陶瓷铺平，以利于曲面薄壁件30的固化和生长。
在实际打印过程中，首先形成基底10，并在基底10上分别生长底部支撑件20和曲面薄壁件30，优选地，底部支撑件20位于曲面薄壁件30的底部悬空处，底部支撑件20分别与基底10和曲面薄壁件30相连接，底部支撑件20 可以对曲面薄壁件30起到辅助支撑的作用，以使曲面薄壁件30稳定生长。
如图1至图3所示，保护围挡40随着基底10、底部支撑件20和曲面薄壁件30同步进行生长，较佳地，本实施例中，保护围挡40的形状可以是椭圆形，保护围挡30的厚度可以是3-4mm；保护围挡40与曲面薄壁件30之间的距离可以是8-10mm，优选地，保护围挡40与曲面薄壁件30之间的距离可以是10mm，保护围挡40的高度与曲面薄壁件30的高度相同；在曲面薄壁件 30的生长过程中，保护围挡40可以避免颤动或外力等外界环境影响曲面薄壁件30的生长。
当曲面薄壁件30生长过程中悬空且满足间隔阈值时，在曲面薄壁件30 生长过程中的悬空处增加支撑柱50，以使曲面薄壁件30正常生长；较佳地，本实施例中，间隔阈值可以是4-5mm；即在曲面薄壁件30生长过程中悬空处，每4-5mm需增加一个0.8-1mm直径的支撑柱50，支撑柱50的形状可以是圆柱形，所有曲面薄壁件30悬空处的各支撑柱50相互连接，以确保曲面薄壁件30的稳定生长。
综上所述，与现有技术相比，本发明提供的曲面薄壁件的膏料陶瓷3D 打印方法，通过设置基底分别与底部支撑件和所述曲面薄壁件相连接，并在曲面薄壁件四周设置保护围挡；当满足间隔阈值时，在曲面薄壁件生长过程中的悬空处增加支撑柱，可以使曲面薄壁件稳定生长，避免曲面薄壁件的变形，确保曲面薄壁件后续组装的正常进行。
另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本发明的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。
尽管本文中较多的使用了诸如基底、底部支撑件、曲面薄壁件、保护围挡和支撑柱等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的；本发明实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，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)
1.一种曲面薄壁件的膏料陶瓷3D打印方法，其特征在于：包括对膏料陶瓷进行预处理；通过刮刀层层刮动处理后的所述膏料陶瓷，激光根据所述曲面薄壁件的形状使所述膏料陶瓷自下而上依次固化生长成所述曲面薄壁件；
在所述曲面薄壁件的生长过程中，设置基底分别与底部支撑件和所述曲面薄壁件相连接，并在所述曲面薄壁件四周设置保护围挡；当满足间隔阈值时，在曲面薄壁件生长过程中的悬空处增加支撑柱，以使所述曲面薄壁件正常生长。
2.根据权利要求1所述的曲面薄壁件的膏料陶瓷3D打印方法，其特征在于：所述预处理包括利用球磨仪对所述膏料陶瓷进行搅拌；其中，搅拌速度为180-220r/min，搅拌时间为2-4h。
3.根据权利要求1所述的曲面薄壁件的膏料陶瓷3D打印方法，其特征在于：所述基底的厚度为单层层厚的2-3倍。
4.根据权利要求3所述的曲面薄壁件的膏料陶瓷3D打印方法，其特征在于：所述单层层厚为0.04-0.06mm。
5.根据权利要求1所述的曲面薄壁件的膏料陶瓷3D打印方法，其特征在于：所述保护围挡的形状呈椭圆形，所述保护围挡的厚度为3-4mm。
6.根据权利要求1所述的曲面薄壁件的膏料陶瓷3D打印方法，其特征在于：所述保护围挡与所述曲面薄壁件的距离为8-10mm，所述保护围挡的高度与所述曲面薄壁件相同。
7.根据权利要求1所述的曲面薄壁件的膏料陶瓷3D打印方法，其特征在于：所述间隔阈值为4-5mm，所述支撑柱的直径为0.8-1mm，所述曲面薄壁件生长悬空处的各所述支撑柱相互连接。
8.根据权利要求1所述的曲面薄壁件的膏料陶瓷3D打印方法，其特征在于：在曲面薄壁件的膏料陶瓷3D打印过程中，设有多个所述曲面薄壁件，相邻两所述曲面薄壁件之间的间距为0.5mm。
9.根据权利要求1所述的曲面薄壁件的膏料陶瓷3D打印方法，其特征在于：所述曲面薄壁件与水平方向平行，所述刮刀与所述曲面薄壁件相垂直。
10.根据权利要求1所述的曲面薄壁件的膏料陶瓷3D打印方法，其特征在于：当打印的所述曲面薄壁件高度大于50mm时，所述刮刀的运行速度为5-6mm/s；当打印的所述曲面薄壁件高度小于50mm时，所述刮刀的运行速度为8-10mm/s。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 陈福德等著: "《熔融沉积3D打印成型中零件产生的现象分析》", 装备制造技术, no. 2021, pages 255 - 257 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114290476B (zh) | 2024-01-19 |
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