RU2640063C1 - Способ изготовления полимерного изделия на трехмерном принтере - Google Patents

Способ изготовления полимерного изделия на трехмерном принтере Download PDF

Info

Publication number
RU2640063C1
RU2640063C1 RU2016148583A RU2016148583A RU2640063C1 RU 2640063 C1 RU2640063 C1 RU 2640063C1 RU 2016148583 A RU2016148583 A RU 2016148583A RU 2016148583 A RU2016148583 A RU 2016148583A RU 2640063 C1 RU2640063 C1 RU 2640063C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
product
reinforcing
polymer material
products
resin
Prior art date
Application number
RU2016148583A
Other languages
English (en)
Inventor
Дмитрий Константинович Комиссаров
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг Росссии)
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг Росссии) filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг Росссии)
Priority to RU2016148583A priority Critical patent/RU2640063C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2640063C1 publication Critical patent/RU2640063C1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
    • B29C67/02—Moulding by agglomerating
    • B29C67/04—Sintering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/68—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • B29C70/70—Completely encapsulating inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing

Abstract

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для изготовления широкого спектра изделий из полимерных материалов, в том числе и модельной оснастки для использования ее в литейных формах. Способ включает послойное наплавление изделия полимерным материалом. В процессе наплавления в изделии формируют прямолинейные или плавно искривляющие внутренние каналы, которые заполняют армирующим полимерным материалом с отвердителем. В качестве такого армирующего материала используют предварительно нагретую полиуретановую смолу, в которую вводят порошок волластонина в количестве 20% от массы смолы. Использование изобретения позволяет обеспечить возможность изготовления крупногабаритных и геометрически сложных изделий и повысить их прочностные, а также жесткостные характеристики.

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для изготовления широкого спектра изделий из полимерных материалов, в том числе и модельной оснастки для использования ее в литейных формах.
Известен способ изготовления изделий, включающий механическую обработку изделий механическим инструментом на пятикоординатных обрабатывающих центрах с ЧПУ (см. сайт stanok-park.ru). Использование данного способа позволяет изготавливать изделия практически любой степени сложности. Однако для изготовления изделий на таких центрах требуется значительные средства, обусловленные не только работой дорогостоящего центра, но и необходимостью создания сложного программного обеспечения для каждого изделия.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления изделия на трехмерном принтере, включающий послойное наплавление изделия полимерным материалом с формированием в изделии прямолинейных или плавно искривляющихся каналов, которые заполняют армирующим полимерным материалом с отвердителем, а также последующее охлаждение готового изделия (см. патент WO 2016146374, кл. В29С 67/00, 2016 г.). Недостатком известного способа изготовления изделий из полимерных материалов является невозможность изготовления изделий, особенно крупногабаритных и со сложной геометрией, с заданными усиленными прочностными и жесткостными характеристиками. Такие характеристики требуются для изделий из полимерных материалов при их транспортировке, манипулировании с помощью грузозахватных приспособлений, ударном воздействии на оснастку при извлечении ее из литейных форм и для многих других ситуаций. Армирующие полимерные материалы после отверждения не обладают достаточной жесткостью и нужными прочностными характеристиками, что не дает возможности обеспечить эти параметры для изделия в целом.
Целью данного изобретения является обеспечение возможности изготовления крупногабаритных и геометрически сложных полимерных изделий и повышение их прочностных, а также жесткостных характеристик.
Указанная цель достигается тем, что в известном способе изготовления полимерного изделия на трехмерном принтере, включающем послойное наплавление изделия полимерным материалом с формированием в изделии прямолинейных или плавно искривляющихся каналов, которые заполняют армирующим полимерным материалом с отвердителем и последующее охлаждение готового изделия, в нем в качестве армирующего полимерного материала используют предварительно нагретую полиуретановую смолу, в которую вводят порошок волластонина в количестве 20% от массы смолы.
В качестве армирующих материалов необходимо использовать синтетические материалы, обладающие хорошей адгезией с основным полимерным материалом. К таким материалам относится полиуретановая смола, получаемая путем взаимодействия полифункциональных изоциантов с соединениями, содержащими гидроксильные группы. Полиуретановая смола применяется для закрытия или наполнения сухих и влажных трещин. Ее специфической особенностью является низкая вязкость. Благодаря низкой вязкости и высокой гидрофильности она отлично проникает даже в микротрещины и микроканалы и способна на долговечное герметичное соединение с закрытой структурой пор и каналов. Введение в полиуретановую смолу волластонита позволяет еще больше усилить армирующие свойства этой смолы. Дело в том, что частицы волластонита - это зерна в форме игольчатого кристалла с ярко выраженной пространственно-геометрической анизотропностью. Именно такая форма частицы позволяет использовать волластонит в качестве многоцелевого микроармирующего наполнителя. Длина иголок волластонита составляет до 200 микрон. При этом отношение длины волокна к его диаметру достигает 20:1. Введение волластонита в полиуретановую смолу позволяет увеличить прочность и срок годности изделий, которые содержат эту композицию. Волластонит проявляет высокие показатели: прочность на растяжение, сжатие, эластичность, ударную стойкость и жесткость. Исследования показали, что оптимальное количество волластонита в полиуретановой смоле - 20% от массы смолы.
Заполнение каналов полиуретановой смолой осуществляют совместно с отвердителем. Соотношение между массой смолы и отвердителя определяется маркой отвердителя и необходимыми свойствами композиции после отверждения.
Для улучшения адгезии полиуретановой смолы, как армирующего материала, с полимерным материалом изделия смолу предварительно нагревают.
Пример реализации предлагаемого способа
Изготавливается изделие «оснастка» для дальнейшего использования его при отливке обтекателя полусферической формы с максимальным диаметром 560 мм и толщиной 24 мм. Материал изделия - полимерный материал ABS. Армирующий материал - полиуретановая смола с добавлением волластонита в количестве 20% от массы смолы. Учитывая несложную геометрию обтекателя изделие сначала изготавливается на трехмерном принтере полностью. В процессе изготовления методом послойного наплавления в изделии формируют плавно искривляющиеся каналы диаметром 6 мм, которые лежат в плоскости, перпендикулярной центральной оси изделия. Расстояние между плоскостями с каналами - 25 мм. Каналы располагаются на равном расстоянии от внешней и внутренней поверхности изделия. При этом сами плавно искривляющиеся каналы соединены с наружной поверхностью дополнительными каналами диаметром 2 мм и длиной порядка 10 мм в количестве двух штук в каждой плоскости. Формирование дополнительных каналов связано с необходимостью введения через них армирующего материала. Введение полиуретановой смолы с волластонитом в изделие производится следующим образом. В емкости осуществляют равномерное перемешивание полиуретановой смолы марки PU22 с волластонитом и отвердителем марки HU22. Емкость с композицией нагревают до температуры 45°C. Далее композицию в течение 10-15 минут два оператора при помощи шприцов вводят в изделие через дополнительные каналы. Отверждение композиции в изделии происходит в течение одного часа после ее введения. Через сутки после полного охлаждения изделие готово для его использования в работе.
Использование предлагаемого изобретения позволяет существенно повысить как прочность изготавливаемых изделий из полимерных материалов, так и их жесткость. Особенно решение этой проблемы остро стоит для крупногабаритных изделий и изделий сложной геометрии. Армирование таких полимерных изделий позволяет исключить их разрушение (полное или частичное, например, сколы), термическую деформацию, образование вмятин и др. Армирование изделий в процессе их изготовления на трехмерном принтере обеспечивает повышение прочности и жесткости изделий, а также повышение надежности их работы.

Claims (1)

  1. Способ изготовления полимерного изделия на трехмерном принтере, включающий послойное наплавление изделия полимерным материалом с формированием в изделии прямолинейных или плавно искривляющихся каналов, которые заполняют армирующим полимерным материалом с отвердителем, а также последующее охлаждение готового изделия, отличающийся тем, что в качестве армирующего полимерного материала используют предварительно нагретую полиуретановую смолу, в которую вводят порошок волластонина в количестве 20% от массы смолы.
RU2016148583A 2016-12-12 2016-12-12 Способ изготовления полимерного изделия на трехмерном принтере RU2640063C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016148583A RU2640063C1 (ru) 2016-12-12 2016-12-12 Способ изготовления полимерного изделия на трехмерном принтере

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016148583A RU2640063C1 (ru) 2016-12-12 2016-12-12 Способ изготовления полимерного изделия на трехмерном принтере

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2640063C1 true RU2640063C1 (ru) 2017-12-26

Family

ID=63857292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016148583A RU2640063C1 (ru) 2016-12-12 2016-12-12 Способ изготовления полимерного изделия на трехмерном принтере

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2640063C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002059175A2 (en) * 2001-01-24 2002-08-01 Huntsman International Llc Molded foam articles prepared with reduced mold residence time and improved quality
US20070173582A1 (en) * 2004-09-01 2007-07-26 Rukavina Thomas G Reinforced polyurethanes and poly(ureaurethane)s, methods of making the same and articles prepared therefrom
US20140305529A1 (en) * 2013-03-07 2014-10-16 Airbus Operations Gmbh Additive layer manufacturing method for producing a three-dimensional object and three-dimensional object
WO2016146374A1 (en) * 2015-03-17 2016-09-22 Philips Lighting Holding B.V. Making 3d printed shapes with interconnects and embedded components.

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002059175A2 (en) * 2001-01-24 2002-08-01 Huntsman International Llc Molded foam articles prepared with reduced mold residence time and improved quality
US20070173582A1 (en) * 2004-09-01 2007-07-26 Rukavina Thomas G Reinforced polyurethanes and poly(ureaurethane)s, methods of making the same and articles prepared therefrom
US20140305529A1 (en) * 2013-03-07 2014-10-16 Airbus Operations Gmbh Additive layer manufacturing method for producing a three-dimensional object and three-dimensional object
WO2016146374A1 (en) * 2015-03-17 2016-09-22 Philips Lighting Holding B.V. Making 3d printed shapes with interconnects and embedded components.

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107530985B (zh) 纤维增强的复合制品的制备方法、所得复合制品及其用途
CN103013050B (zh) 一种固体浮力材料及其制造方法
CN105829046A (zh) 被覆纤维增强树脂成型品及其制造方法
JP7092030B2 (ja) セラミックス材料の成形方法及びセラミックス物品の製造方法
KR20140027191A (ko) 마이크로캡슐화 경화제
ES2956792T3 (es) Método para formar una estructura compuesta
RU2640063C1 (ru) Способ изготовления полимерного изделия на трехмерном принтере
CN105017757A (zh) 一种制备易碎盖的方法及产品
US11136070B2 (en) Fiber composite part of a motor vehicle, mounting part for such a fiber composite part and manufacturing method
CN107107489A (zh) 预聚合的热固性复合部件及其制造方法
DE202016007939U1 (de) Wasserlöslicher Formkern
CN110271138A (zh) 空心型材复合技术
EP3362506B1 (en) Buoyancy component including dicyclopentadiene resin
Chaudhari et al. CHARACTERIZATION OFHIGH PRESSURE RTM PROCESSES FOR MANUFACTURINGOFHIGH PERFORMANCE COMPOSITES
JP6617367B2 (ja) マトリックス材
US9999995B2 (en) Method for producing molded article of fiber-reinforced plastic
Madyira et al. Mechanical characterization of coir epoxy composites and effect of processing methods on mechanical properties
JP6231313B2 (ja) 複合成形体
Yang et al. Development of a composite suitable for rapid prototype machining
JP5971795B2 (ja) 炭素繊維複合樹脂ビーズならびに炭素繊維強化複合材料およびその製造方法
JP5700143B2 (ja) プレス成形用プリプレグ及び成形品の製造方法
Besic et al. Composite material manufacturing by 3D Printing and vacuum resin infusion
DE102011011609A1 (de) Härtbare polymere Massen
US20170190851A1 (en) Composite core structure and method
Kumar et al. Mechanical properties of additively manufactured polymeric composites using sheet lamination technique and fused deposition modeling: A review