[发明专利]一种用于三维打印的光固化材料及其应用方法

说明书

技术领域

本发明属于三维打印制造领域，具体涉及一种用于三维打印的光固化材料及其应用方法。

背景技术

三维打印技术近年来迅速发展并且成为研究热点，其原理是将三维物象通过连续的物理层创建出来，其过程如同打印机的打印过程，通过将粉料逐点打印成层，然后逐层叠加成三维实体的制备过程，具有精度高、速度快的特点，其最大的特点是从设计到成型一步到位，并且能够制备结构更为精密复杂的产品。因此，三维打印技术自面世以来迅速成为研究热点，其应用范围也迅速扩张到产品原型设计、精密零部件、建筑模型、医疗手术、艺术品等多个行业，并迅速发展了多种打印方式与打印材料。但是现有的打印技术与打印材料，只支持在同一平面上打印一种陶瓷或是金属或是有机材料。其原因是不同三维打印技术的打印原理决定了在同一平面上只能完成一种材料的打印。如对于现有的金属或是陶瓷打印的三维打印技术，基本都是采用铺撒一层打印材料的粉末，然后按程序进行每一层图形的激光烧结或是有机粘接，完成打印的一层往下下沉后再铺撒新的一层打印材料粉末，依次循环因而难以在同一平面上完成不同材料的打印。而对于有机溶液的三维打印技术，如立体光刻成型技术，其原理是激光束在计算机的控制下根据分层数据连续扫描液态光敏树脂表面，一层固化后工作台下移一个精确距离，扫描下一层，依次循环，也只能完成一种有机材料的三维打印。目前还没有那一种三维打印方式能很好的支持在同一个平面上同时打印不同成分的陶瓷材料或是金属材料，以及陶瓷材料与金属材料的混打，从而形成一个由不同陶瓷成分或金属成分或是陶瓷与金属共存的三维立体结构。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种能够实现利用光固化三维打印技术制备同一平面由一种或多种陶瓷材料，或是金属材料，或是陶瓷与金属共存的三维立体结构的光固化材料及其应用方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的一种用于三维打印的光固化材料，由无机粉末和有机液体组成，所述无机粉末占总重量60%-99.9%，所述有机液体占总重量0.1-40%；所述无机粉末材料为陶瓷粉末和金属粉末。

进一步地，所述有机液体为可光固化的树脂或是含有光固化树脂的有机混合溶液。

进一步地，所述可光固化的树脂为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、纯丙烯酸酯、有机硅低聚物、光固化聚丁二烯低聚物、有机-无机杂化树脂中的一种或者多种。

进一步地，所述陶瓷粉末为氧化铝、氮化铝、碳化硅、氧化铍、粘土、碳酸钙、氧化钇、氧化镁、氧化硅、氧化钙、滑石、氧化铅、氧化钡、氧化铋的一种或者多种。

进一步地，所述金属粉末为金、银、铜、铝、镍、钨、钛、钯、锌中的一种或者多种。

上述的用于三维打印的光固化材料的应用方法，包括以下步骤：

1）将无机粉末材料与含有可固化成分的有机液体进行均匀混合，获得具有一定流动性，能够利用光固化原理三维打印设备进行打印固化的混合浆料；

2）通过光固化成型原理的三维打印设备将制备的一种或多种打印浆料进行打印并固化成型；所述的固化成型的三维结构可以是一种陶瓷-光固化树脂浆料打印而成，或是多种陶瓷-光固化树脂浆料打印而成，或是一种金属-光固化树脂浆料打印而成，或是多种金属-光固化树脂浆料打印而成，或是一种或多种陶瓷-光固化树脂浆料与一种或多种金属-光固化树脂浆料打印而成。

3）最后通过排胶处理，高温烧结工艺除去有机成分，获得所需结构与成分的陶瓷、金属，或是陶瓷金属混合的三维结构产品。所述三维结构产品由一种或多种陶瓷成分组成的，或是一种或多种金属成分组成，或是一种或多种陶瓷成分与一种或多种金属成分共同组成。一般的三维打印过程不存在排胶处理过程，为本发明特有处理工艺，具体过程是打印后的样品中含有无机成分与有机成分，将样品加热到高温进行排胶处理，样品中的有机成分可以分解烧蚀，只保留所需的无机成分。

进一步地，所述高温烧结工艺包括空气气氛、氧化气氛、还原气氛或者真空环境下烧结。

进一步地，所述陶瓷粉末为氧化铝、氮化铝、碳化硅、氧化铍、粘土、碳酸钙、氧化钇、氧化镁、氧化硅、氧化钙、滑石、氧化铅、氧化钡、氧化铋的一种或者多种。

进一步地，所述金属粉末为金、银、铜、铝、镍、钨、钛、钯、锌中的一种或者多种。

进一步地，所述可光固化的树脂为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、纯丙烯酸酯、有机硅低聚物、光固化聚丁二烯低聚物、有机-无机杂化树脂中的一种或者多种。