CN116021762A - 单组份3d打印热固性聚合物的负压吹扫成型方法 - Google Patents
单组份3d打印热固性聚合物的负压吹扫成型方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116021762A CN116021762A CN202310049272.XA CN202310049272A CN116021762A CN 116021762 A CN116021762 A CN 116021762A CN 202310049272 A CN202310049272 A CN 202310049272A CN 116021762 A CN116021762 A CN 116021762A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- negative pressure
- printing
- air
- volatile matters
- molding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000000465 moulding Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000007664 blowing Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 23
- 239000004634 thermosetting polymer Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims abstract description 38
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 claims abstract description 17
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 20
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 12
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 8
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 26
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 5
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working
Abstract
本发明单组份3D打印热固性聚合物的负压吹扫成型方法属于3D打印机成型技术领域，涉及一种单组份3D打印热固性聚合物的负压吹扫成型方法。成型方法利用负压条件和吹扫气流带走挥发物降低成型系统中可挥发物质的气相分压，再利用洗气装置过滤、回收吹扫气流中的有毒挥发物。先将单组份热固性聚合物原液加入到成型系统的打印机料仓内预热，调节进气阀，改变成型系统中的吹扫气流流量，配合空气流量计进行定量控制。该方法利用负压条件和吹扫气流带走挥发物降低成型系统中可挥发物质的气相分压，提高聚合物熔融沉积过程中有毒挥发物质的挥发率，再利用洗气装置过滤、回收吹扫气流中的有毒挥发物，减少有害气体排放，使3D打印成型过程的更加绿色环保。
Description
技术领域
本发明属于3D打印机成型技术领域，涉及一种单组份3D打印热固性聚合物的负压吹扫成型方法。
背景技术
熔融沉积成型，其原理是根据制品的三维模型，在计算机的控制下通过打印头泵送熔融的粘性液体，逐层沉积固化成型。该成型技术能消除昂贵模具的使用，简化生产流程，实现快速成型，大幅提高生产效率。还能对打印材料的微观结构进行精确控制，制造高度优化但几何复杂的结构，显著提高设计灵活性。被广泛应用于原型制作、规模化定制和按需打印等场合，成为目前备受青睐的3D打印技术之一。然而，聚合物高温熔融沉积成型过程中，经常会释放有毒性挥发物，如热塑性的ABS、含大量可挥发稀释剂的水性聚氨酯和封端聚氨酯等聚合物，成为困扰3D打印熔融沉积成型技术环保难题。
现有技术中，房国军等人在《机械工程师,2022,(6)》中提出了“一种FDM 3D打印有害气体的处理装置和方法”，通过密封箱体和气体处理装置的组合可实现对打印过程中有害气体的部分过滤，但该方法仅能在打印完成后工作，且过滤时间长，效率低。
发明内容
本发明要解决的技术难题是克服现有技术的不足，发明一种单组份3D打印热固性聚合物的负压吹扫成型方法。该方法利用负压条件和吹扫气流带走挥发物降低成型系统中可挥发物质的气相分压，提高聚合物熔融沉积过程中有毒挥发物质的挥发率，再利用洗气装置过滤、回收吹扫气流中的有毒挥发物，减少有害气体排放，使3D打印成型过程的更加绿色环保。
本发明采用的技术方案是一种单组份3D打印热固性聚合物的负压吹扫成型方法，其特征在于，该方法利用负压条件和吹扫气流带走挥发物降低成型系统中可挥发物质的气相分压，再利用洗气装置过滤、回收吹扫气流中的有毒挥发物，方法的具体操作步骤如下：
步骤一、将单组份热固性聚合物原液加入负压吹扫3D打印熔融沉积成型系统的打印机料仓13内，预热原料至50-120℃；
步骤二、调节负压吹扫3D打印熔融沉积成型系统的进气阀1，改变成型系统中的吹扫气流流量，配合空气流量计3进行定量控制，吹扫气流流量为0-45L/min；成型系统负压压力设定为-0.08-0MPa；对单组份热固性聚氨酯在不同负压和吹扫气流流量下有毒物质的挥发率和相对挥发率进行了测定，并记录；挥发率按公式(1)计算，相对挥发率按公式(2)计算：
步骤三、将打印程序导入3D打印系统，通过155-230℃的挤出头14挤出预热的聚合物原液，按照预定路径熔融沉积成型制品；
步骤四、利用挤出装置上的预置吸气口15实时吹扫带走聚合物熔融沉积过程产生的有毒挥发物质，通过洗气装置8内试剂过滤吹扫气流，回收有毒挥发物质；
步骤五、将打印成型制品转移到加热箱内于90-150℃下二次固化8-24h；
步骤六、室温静置自然固化一周后制品性能达到最佳。
一种单组份3D打印热固性聚合物的负压吹扫成型方法，其特征在于，该方法采用负压吹扫3D打印熔融沉积成型系统，系统中3D打印设备6固定在气密箱5中，气密箱上安装有N个气密接头4，分别连接进气、出气接口和3D打印机的电源线及控制线接口；气密箱下部的气密接头4作为进气口，其前端通过气管11，依次连接有进气阀1、过滤器2和空气流量计3；气密箱上部的气密接头4作为出气口，其后端通过气管11，依次连接有洗气装置8、真空调节和干燥装置9及真空泵10；气密箱5上还安装有负压压力表7，实时观测成型系统的负压压力；3D打印设备6的挤出装置12上设置有M个吸气口15，通过气管11与出气口的气密接头4连接。
本发明的有益效果是：本发明的一种单组份3D打印热固性聚合物的负压吹扫成型方法，该方法通过调节负压吹扫3D打印熔融沉积成型系统中的真空调节和干燥装置改变成型系统中的真空压力，进行不同负压条件下聚合3D打印，利用负压条件降低成型系统中挥发物质的气相分压，提高聚合物熔融沉积成型过程中有毒挥发物质的挥发率。该方法还通过调节负压吹扫3D打印熔融沉积成型系统的进气阀，改变成型系统中的吹扫气流流量，配合空气流量计进行定量控制。成型系统中的3D打印机挤出装置上设置的M个吸气口，将聚合3D打印过程中产生的有毒挥发物质实时吹扫带走，降低成型系统中挥发物质的气相分压，提高聚合物熔融沉积成型过程中有毒挥发物质的挥发率。利用洗气装置对吹扫气流中的有毒挥发物进行回收、过滤，减少有害气体的环境排放，实现绿色环保的聚合物3D打印。
附图说明
图1为单组份3D打印热固性聚合物的负压吹扫成型方法的流程图。
图2为负压吹扫3D打印熔融沉积成型系统结构示意图，图3为挤出装置左视图及吸气口位置局部剖视图。
其中：1-进气阀，2-过滤器，3-空气流量计，4-气密接头，5-气密箱，6-3D打印设备，7-负压压力表，8-洗气装置，9-真空调节和干燥装置，10-真空泵，11-气管，12-挤出装置，13-打印机料仓，14-挤出头，15-吸气口。
具体实施方式：
下面结合附图和技术方案详细说明本发明的具体实施。
一种单组份3D打印热固性聚合物的负压吹扫成型方法采用了负压吹扫3D打印熔融沉积成型系统，系统结构见图2、图3。该系统中3D打印设备6固定在气密箱5中，气密箱上安装有4个气密接头4，分别连接进气、出气接口和3D打印机的电源线及控制线接口。气密箱下部的气密接头4作为进气口，其前端通过气管11，依次连接有进气阀1、过滤器2和空气流量计3。气密箱上部的气密接头4作为出气口，其后端通过气管11，依次连接有洗气装置8、真空调节和干燥装置9及真空泵10。气密箱5上还安装有负压压力表7，实时观测成型系统的负压压力。3D打印设备6的挤出装置12上设置有4个吸气口15，通过气管11与出气口的气密接头4连接。
成型方法的流程图如图1所示，一种单组份热固性聚氨酯负压吹扫3D打印成型方法，该方法利用负压条件和吹扫气流带走挥发物降低成型系统中可挥发物质的气相分压，再利用洗气装置过滤、回收吹扫气流中的有毒挥发物，方法的具体操作步骤如下：
步骤一、将单组份热固性聚合物原液加入负压吹扫3D打印熔融沉积成型系统的打印机料仓13内，预热原料至50℃；
步骤二、调节负压吹扫3D打印熔融沉积成型系统的进气阀1，改变成型系统中的吹扫气流流量，配合空气流量计3进行定量控制。实施例中，吹扫气流流量分别为：0L/min、15L/min、45L/min；成型系统负压压力分别设定为：0MPa、-0.06MPa、-0.08MPa；对单组份热固性聚氨酯在不同负压和吹扫气流流量下有毒物质的挥发率和相对挥发率进行了测定，并记录。
A、在成型系统负压压力为-0.08MPa时，调整吹扫气流流量分别为0L/min、0-15L/min、0-45L/min；分别进行测定和记录。
B、在成型系统负压压力为-0.06-0MPa时，调整吹扫气流流量分别为0L/min、0-15L/min、0-45L/min；分别进行测定和记录。
C、成型系统无负压压力，即为0.0MPa时，调整吹扫气流流量分别为0L/min、0-15L/min、0-45L/min；分别进行测定和记录。
实施例中热固性聚氨酯挥发物的含量为9.086％，按公式(1)、(2)分别计算挥发率和相对挥发率，结果见表1。
步骤三、将打印程序导入3D打印系统，通过155℃的挤出头14挤出预热的聚合物原液，按照预定路径熔融沉积成型制品。
步骤四、利用挤出装置12上预置的4个吸气口15实时吹扫带走聚合物熔融沉积过程产生的有毒挥发物质，通过洗气装置8内试剂过滤吹扫气流，回收有毒挥发物质。
步骤五、将打印成型制品转移到加热箱内于90℃下二次固化24h。
步骤六、室温静置自然固化一周后制品性能达到最佳。
表1单组份热固性聚氨酯在不同负压和吹扫气流流量下的挥发率和相对挥发率
由表1可知，1)相同吹扫气流条件下，随着负压压力减小，挥发率和相对挥发率对比常压时均不同程度增大，-0.06MPa时最高；
2)相同负压条件下，随着吹扫气流流量增大，挥发率和相对挥发率对比无吹扫气流时均不同程度增大，15L/min时最高；
3)在负压-0.06MPa吹扫气流15L/min时，挥发率和相对挥发率最高，分别达到了7.052％和77.61％，相比常压无吹扫气流条件下的6.177％和67.98％，分别增大0.875％和9.633％，由此可见提升效果显著；减少了有害气体的环境排放，实现绿色环保的聚合物3D打印。
Claims (2)
1.一种单组份3D打印热固性聚合物的负压吹扫成型方法，其特征在于，该方法利用负压条件和吹扫气流带走挥发物降低成型系统中可挥发物质的气相分压，再利用洗气装置过滤、回收吹扫气流中的有毒挥发物，方法的具体操作步骤如下：
步骤一、将单组份热固性聚合物原液加入负压吹扫3D打印熔融沉积成型系统的打印机料仓(13)内，预热原料至50-120℃；
步骤二、调节负压吹扫3D打印熔融沉积成型系统的进气阀(1)，改变成型系统中的吹扫气流流量，配合空气流量计(3)进行定量控制，吹扫气流流量为：0-45L/min；成型系统负压压力设定为：
-0.08-0MPa；对单组份热固性聚氨酯在不同负压和吹扫气流流量下有毒物质的挥发率和相对挥发率进行了测定，并记录；挥发率按公式(1)计算，相对挥发率按公式(2)计算：
步骤三、将打印程序导入3D打印系统，通过155-230℃的挤出头(14)挤出预热的聚合物原液，按照预定路径熔融沉积成型制品；
步骤四、利用挤出装置上的预置吸气口(15)实时吹扫带走聚合物熔融沉积过程产生的有毒挥发物质，通过洗气装置(8)内试剂过滤吹扫气流，回收有毒挥发物质；
步骤五、将打印成型制品转移到加热箱内于90-150℃下二次固化8-24h；
步骤六、室温静置自然固化一周后制品性能达到最佳。
2.依据权利要求1所述的一种单组份3D打印热固性聚合物的负压吹扫成型方法，其特征在于，该方法采用负压吹扫3D打印熔融沉积成型系统，系统中3D打印设备(6)固定在气密箱(5)中，气密箱上安装有N个气密接头(4)，连接进气、出气接口和3D打印机的电源线及控制线接口；气密箱下部的气密接头(4)作为进气口，其前端通过气管(11)，依次连接有进气阀(1)、过滤器(2)和空气流量计(3)；气密箱上部的气密接头(4)作为出气口，其后端通过气管(11)，依次连接有洗气装置(8)、真空调节和干燥装置(9)及真空泵(10)；气密箱(5)上还安装有负压压力表(7)，实时观测成型系统的负压压力；3D打印设备(6)的挤出装置(12)上设置有M个吸气口(15)，通过气管(11)与出气口的气密接头(4)连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310049272.XA CN116021762B (zh) | 2023-02-01 | 2023-02-01 | 单组份3d打印热固性聚合物的负压吹扫成型方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310049272.XA CN116021762B (zh) | 2023-02-01 | 2023-02-01 | 单组份3d打印热固性聚合物的负压吹扫成型方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116021762A true CN116021762A (zh) | 2023-04-28 |
| CN116021762B CN116021762B (zh) | 2024-06-14 |
Family
ID=86070368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310049272.XA Active CN116021762B (zh) | 2023-02-01 | 2023-02-01 | 单组份3d打印热固性聚合物的负压吹扫成型方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116021762B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105563839A (zh) * | 2016-02-24 | 2016-05-11 | 珠海天威飞马打印耗材有限公司 | Dlp三维打印装置及其成型方法 |
| CN205783782U (zh) * | 2016-05-25 | 2016-12-07 | 郑州市中原区教育体育局 | 一种具有空气净化功能的控温3d打印机工作箱 |
| CN107115764A (zh) * | 2017-05-23 | 2017-09-01 | 苏州贝克诺斯电子科技股份有限公司 | 一种挥发气体吸收保护装置 |
| CN206953589U (zh) * | 2017-06-23 | 2018-02-02 | 四川建筑职业技术学院 | 一种带过滤功能的3d打印机喷嘴装置 |
| CN108593816A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-09-28 | 江苏中烟工业有限责任公司 | 一种提高烟草中挥发性成分吹扫效率的方法及装置 |
| CN216400558U (zh) * | 2021-08-23 | 2022-04-29 | 安徽隆源成型科技有限公司 | 一种选区激光烧结快速成型机 |
-
2023
- 2023-02-01 CN CN202310049272.XA patent/CN116021762B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105563839A (zh) * | 2016-02-24 | 2016-05-11 | 珠海天威飞马打印耗材有限公司 | Dlp三维打印装置及其成型方法 |
| CN205783782U (zh) * | 2016-05-25 | 2016-12-07 | 郑州市中原区教育体育局 | 一种具有空气净化功能的控温3d打印机工作箱 |
| CN107115764A (zh) * | 2017-05-23 | 2017-09-01 | 苏州贝克诺斯电子科技股份有限公司 | 一种挥发气体吸收保护装置 |
| CN206953589U (zh) * | 2017-06-23 | 2018-02-02 | 四川建筑职业技术学院 | 一种带过滤功能的3d打印机喷嘴装置 |
| CN108593816A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-09-28 | 江苏中烟工业有限责任公司 | 一种提高烟草中挥发性成分吹扫效率的方法及装置 |
| CN216400558U (zh) * | 2021-08-23 | 2022-04-29 | 安徽隆源成型科技有限公司 | 一种选区激光烧结快速成型机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116021762B (zh) | 2024-06-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102285060B (zh) | 水辅成型工艺及恒压水辅助注射成型设备 | |
| CN116021762B (zh) | 单组份3d打印热固性聚合物的负压吹扫成型方法 | |
| CN105669333A (zh) | 火药3d打印成型装置 | |
| CN104148629A (zh) | 一种基于羰基金属络合物的3d打印快速成型装置及方法 | |
| CN109203519A (zh) | 壁板加筋共固化成型技术 | |
| CN110893691A (zh) | 一种复合材料制品的成型工艺 | |
| CN207874869U (zh) | 一种余料回收再利用的3d打印装置 | |
| CN203994693U (zh) | 一种热缩管生产外径扩张调节装置 | |
| CN206780823U (zh) | 一种氮气辅助注塑模具系统 | |
| CN106739012A (zh) | 一种复合材料成型平台 | |
| CN207415939U (zh) | 一种塑料管材多管模具流道流量调节装置 | |
| CN211467556U (zh) | 一种碳纤维预浸料产品的成型系统 | |
| CN216032643U (zh) | 一种军备携行背架生产用的真空导入装置 | |
| CN206242525U (zh) | 一种复合材料成型平台 | |
| CN206426453U (zh) | 一种真空成型塑胶模具 | |
| CN207594237U (zh) | 真空低压注塑成型系统 | |
| CN203592629U (zh) | 一种便于脱模的玻璃钢制品模具 | |
| CN104552984A (zh) | 轨道车辆复合材料构件重力注射水平分模rtm成型方法 | |
| CN101545209B (zh) | 一种碳纤维产品的制备方法 | |
| CN221108802U (zh) | 一种涂布机光阻输送装置 | |
| CN214562663U (zh) | 一种空调配件注塑模具排气结构 | |
| CN107297458A (zh) | 一种真空壳型模具及壳型成型方法 | |
| CN206746936U (zh) | 一种间歇型涂布机 | |
| CN220370671U (zh) | 一种流延生产线的废气回收处理装置 | |
| CN215242593U (zh) | 一种汽车零部件成型用液压式抽真空装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |