[发明专利]一种喷射増材成型岩土模型材料及其制备方法

权利要求书

1.一种喷射増材成型岩土模型材料，其特征在于，由以下质量份的原料组成：岩土材料60-85份，添加剂15-40份，所述岩土材料为微纳级粉末，所述添加剂能粘结岩土材料，同时使岩土材料能流动打印；

所述添加剂由以下质量份的原料组合中的一种组成：

石蜡90-100份，硬脂酸0-10份；

或石蜡77-91份，棕榈蜡5-15份，硬脂酸4-8份；

或液蜡38-88份，石蜡6-36份，棕榈蜡4-18份，硬脂酸2-8份；

或液蜡45-95份，石蜡5-45份，硬脂酸0-10份；

或石蜡55-95份，棕榈蜡5-45份；

或石蜡45-85份，微晶蜡15-55份；

或棕榈蜡20-60份，微晶蜡40-80份；

或棕榈蜡60-90份，植物油10-30份，硬脂酸0-10份；

或棕榈蜡52-88份，矿物油6-24份，植物油6-24份；

所述岩土材料由以下质量份的原料组合中的一种组成：

重金石35-95份，高岭土5-65份；

或重金石15-85份，河沙15-85份；

或重金石5-65份，标准砂40-85份；

或重金石10-60份，高岭土30-70份，标准砂10-40份。

2.根据权利要求1所述的喷射増材成型岩土模型材料，其特征在于，所述岩土材料还包括以下质量份的原料：粉煤灰2-40份，双飞粉0-20份和滑石粉5-40份中的一种。

3.一种如权利要求1或2所述的喷射増材成型岩土模型材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按照上述质量份取添加剂的各原料，并将各原料混合得到所需添加剂浆料；

(2)按照上述质量份分别取岩土材料的各原料和添加剂浆料，将岩土材料的各原料和添加剂浆料装填到3D打印机的进料系统中，所述进料系统包括数个喷射管道和一个注射管道，将岩土材料的各原料分别装填在不同喷射管道中，将添加剂浆料装填在注射管道中，添加剂在注射管道内通过加热装置加热至70-90℃；

(3)对需要的岩土模型材料进行分析，并建立数字化3D模型，对数字化3D模型进行分层切片，每层切片的数据均包含岩土材料的各原料和添加剂的含量数据，将岩土材料的各原料和添加剂的含量数据分别转化为喷射速率和注射速率，并将喷射速率和注射速率传达至3D打印机的进料系统；

(4)根据步骤(3)确定的喷射速率同时通过气压将岩土材料的各原料喷入搅拌系统，并根据确定的注射速率同时将添加剂浆料挤入搅拌系统中，搅拌系统内的温度为70-90℃，岩土材料的各原料和添加剂浆料在搅拌系统中实时混料，并在搅拌系统的底部混合均匀，挤出，即得到喷射増材成型岩土模型材料。

4.根据权利要求3所述的喷射増材成型岩土模型材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，将数字化3D模型以平行于3D打印机的打印底板N个平面进行切片，将数字化3D模型分割成N+1层切片，每层切片的厚度为0.01mm-10mm。

5.根据权利要求3所述的喷射増材成型岩土模型材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，搅拌系统为螺杆搅拌系统，所述螺杆搅拌系统通过螺杆的转动混合岩土材料的各原料和添加剂浆料，所述螺杆的转速为30-60rpm。