[发明专利]一种3D打印用料浆喷雾固化定型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种3D打印用料浆喷雾固化定型方法，属于先进快速制造中的材料制备领域。

背景技术

3D打印技术是快速成型技术的一种，其基本成型过程是利用分层切片软件，沿工件模型的高度方向对模型进行分层切片，得到各层截面的2D轮廓图，之后3D打印机按照这些2D轮廓截面图分层沉积材料，形成一系列2D截面薄面层，再喷射固化剂使片层与片层之间相互黏结，进而打印出3D工件实体。

3D打印固化剂喷射技术是利用喷头对“墨水”层进行喷射黏结剂或自由基催化剂使“墨水”层固化定型的一种工艺，但在传统3D打印喷射固化剂过程中，热泡式喷头只能喷射可被蒸发的水溶性固化剂，喷头存在热应力，寿命较短，另外对粉体冲击力较大，使打印出来的零件表面质量较差。喷头移动速度较慢，打印效率较低。喷射固化剂量用量无法精确控制，易出现零件易“坍塌”等问题。

本发明提供了一种3D打印用料浆喷雾固化定型方法，首先由一个3D打印机喷头将粉或者料浆直接在3D打印机工作台上打印出零件前“墨水”层，然后由一个喷雾器向零件前“墨水”层喷洒固化剂，使前“墨水”层充分黏结固化成形，之后进行下一个零件“墨水”层打印，进而构建出成形构件。与传统3D打印粘结剂喷射技术相比，存在粘结剂用量少，铺展比较均匀，生产效率高，流程简单，易操作等优点。目前，还未见到在3D打印过程中采用喷雾固化定型方法的相关报道。

发明内容

本发明的目的提供了一种3D打印用料浆喷雾固化定型方法，能在打印零件过程中对坯体进行全方位均匀快捷固化定型。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种3D打印用料浆喷雾固化定型方法，其特征在于所述的3D打印喷雾固化定型方法包括下列步骤：

1)“墨水”料浆制备：将有机单体甲基丙烯酸羟乙酯、溶剂甲苯、引发剂过氧化二苯甲酰混合均匀配制成混合液，在剪切搅拌下向混合液中加入超细粉末，制备成高固相低粘度的“墨水”料浆。

2)前“墨水”层打印：3D打印机按照2D轮廓截面程序图打印出前“墨水”层；

3)喷雾固化定型：喷雾器按照液体固化剂与待固化粉体质量比0.01％～2％，将液体固化剂雾化成细小的雾珠，雾珠均匀得落入“墨水”层表面，形成厚度为1um～200um固化层，将前“墨水”层固化定型；

4)后“墨水”层打印：在前“墨水”层固化定型之后，3D打印机按照2D轮廓截面图程序打印后“墨水”层；

5)循环打印，直至完成打印工作；

6)零件坯体成形。

所述的粉末为金属粉末、磁性合金粉末、陶瓷粉末。

所述的粉末粒径为1～50um。

所述的液体固化剂为甲氧基聚乙二醇、环氧树脂、乙二胺、聚醚酰亚胺、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、松香酒精、蔗糖、N，N-二甲基苯胺、甘油和硅胶的一种。

所述的雾珠粒径为0.01～1mm。

所述的喷雾器为挤压式喷雾器、离心式喷雾器和超声式喷雾器的一种。

本发明与现有喷射技术相比具有以下优点：

1)固化剂喷洒均匀：固化剂形成微小雾珠喷洒在粉体表面，“墨水”层中存在细小的毛细管，可以依靠毛细管形成的负压将固化剂均匀得吸附在表面。

2)零件性能好：利用传统固化剂喷射技术，固化剂在一定压力作用下通过喷嘴形成具有一定冲击力的流体，当流体冲击“墨水”层表面时，造成“墨水”层表面出现不同程度缺陷，最终导致打印出来的零件组织不均匀，存在孔洞。如果冲击力更大，零件将出现“坍塌”现象，造成零件精度下降。本发明采用喷雾固化方法形成具有极小冲击力的雾滴，雾滴只是简单得飘落在“墨水”层表面，解决了传统固化剂喷射技术中零件内部出现孔洞缺陷的问题，烧结后零件性能好。

3)生产效率高：传统的固化剂喷射技术是固化剂喷嘴按照固定的移动速度进行喷射，出现喷射时间较长，打印效率低等问题。本发明可对零件坯体进行大面积喷雾固化，节省时间，快速完成每层粉体的固化定型工作。

附图说明

图1为3D打印喷雾固化定型设备示意图。图中1为墨水，2为3D打印机“墨水”喷嘴，3为前“墨水”层，4为3D打印机工作台，5为喷雾器，6为雾珠，7为固化层。

具体实施方式

实施实例1：利用喷雾固化定型方法3D打印不锈钢金属零件坯体

1)将有机单体甲基丙烯酸羟乙酯、溶剂甲苯、引发剂过氧化二苯甲酰混合均匀配制成混合液，在剪切搅拌下向混合液中加入粒径1um的不锈钢金属粉末，制备成高固相低粘度的不锈钢粉“墨水”料浆；