[发明专利]一种增加3D打印产品强度的方法

说明书

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种增加3D打印产品强度的方法。本发明要解决的技术问题是3D打印产品，尤其是熔融层积(FDM)法打印的3D打印产品，零件成形的Z方向的强度较弱的问题。本发明采用打印零件产品的原材料为溶质，而配合溶剂可以有效地溶解产品的浅表面层，使产品的浅表面层和溶质融为一体，有效地填补3D打印堆积层结合处，增加结合处的浅表层强度，进而提高3D打印产品强度。此方法在增加零件强度的同时，基本上并不会不改变零件的尺寸，非常有利于扩大FDM技术3D打印特殊塑料零件的使用范围，解决了一直以来困扰本领域的一个技术难题，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种增加3D打印产品强度的方法。

背景技术

3D打印技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。目前，3D打印技术主要分为熔融层积成型技术(FDM)、液态光敏树脂激光固化技术(SLA)、选择性激光烧结技术(SLS)、选择性激光熔化技术(SLM)、3DP技术、DLP激光成型技术等。不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同，但其基本原理都是一样的，均采用“分层制造，逐层叠加”。

熔融层积成型技术(FDM)是将丝状的热熔性材料加热融化，同时三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面。高温挤出的细长丝材经过短暂的时间就被冷却到玻璃化温度以下，然而，打印时堆积层之间存在一定的时间间隔，致使喷头处挤出的丝材与已堆积的丝材之间存在温度差。虽然一些FDM技术的3D打印设备具有保温的成型室，成型室的保温温度一般设置在材料的玻璃化温度以下，这与材料熔融的温度还是相差甚远。

由于已堆积的丝材与熔融的丝材之间存在温度差，且已堆积的丝材在玻璃化温度以下，3D打印时层与层之间通过喷头与已堆积层之间的挤压，将熔融态的丝材与已堆积丝材通过粘结力形成在一起。因此，FDM技术3D打印的Z方向(即丝材层堆积生长的方向)，结合力远远小于X、Y方向。

图1为用FDM技术3D打印得到的一种卡勾零件的示意图。FDM技术3D打印加工X、Z>>Y方向尺寸或者Y、Z>>X方向尺寸的零件时，特别是当尺寸较小方向的尺寸在0.5mm-5mm之间的零件时，零件的Z方向的强度较弱。另外，零件打印Z方向的表面存在“波浪纹”的结构，层与层之间结合处为“波浪底”，对应于Z方向结合力最小处，参见图1。本领域的一些特殊的薄壁零件在装配时会产生一定的形变，例如卡勾、卡扣，而FDM方式打印的零件在产生形变时容易导致在Z堆积方向上沿层与层之间的结合处开裂，甚至折断，导致零件报废。现阶段还没有技术能有效解决这一问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是3D打印产品，尤其是熔融层积(FDM)法打印的3D打印产品，零件成形Z方向的强度较弱的问题。

本发明解决技术问题的技术方案是提供一种增加3D打印产品强度的方法。该方法包括以下步骤：

a、用3D打印产品的原材料粉末作为溶质，用能溶解该原材料的溶剂制成溶液；

b、将溶液喷或者涂于3D打印得到产品需加强部位的表面，利用溶剂对制品表面的进行浅层溶解，并使溶液中的溶质与浅层溶解物结合，以填补3D打印堆积层结合处；

c、挥发溶剂，使溶质与制品结为一体，即达到增加3D打印产品强度的目的。

其中，上述方法步骤a中所述的3D打印产品原材料为丙烯晴-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯(PC)、尼龙(PA)或丙烯晴-丁二烯-苯乙烯-聚碳酸酯(ABS-PC)中的至少一种。

其中，上述方法步骤a中所述的3D打印产品的原材料粉末，其颗粒粒径≤1mm。