[发明专利]制造三维产品的方法和相关三维产品

说明书

本发明提供了一种利用SLS 3D打印机制造具有均匀机械性能的三维产品的方法，该方法包括以下步骤：通过混合树脂粉末和玻璃泡制备混合粉末材料，其中玻璃泡的比重是树脂粉末的比重的约0.8至约1.2倍；利用辊将混合粉末材料提供给3D打印机；以及基于待制造产品的3D数据通过利用激光照射混合粉末材料来选择性地烧结粉末材料。

技术领域

本公开涉及一种利用选择性激光烧结3D打印机制造具有均匀性质的三维产品的方法。

背景技术

3D打印是一项成型(mold，模制)三维结构产品的技术，其优点是能快速制成三维结构并制作通常很难组装和拆卸的形状。现如今，已经全面地对3D打印进行了很长时间的研究。然而，直到最近，能够用于3D打印的材料受到限制，且打印设备昂贵。因此，3D打印仅用于有限领域，例如生产与空间有关的组件或生产试验性制成品，例如汽车。然而，3D打印技术的使用正扩展入各种领域。

3D打印技术可分为使用固体型材料的熔融沉积成型(“FDM”)方法、使用液体型材料的立体平版印刷装置(“SLA”)方法和使用粉末型材料的选择性激光烧结(“SLS”)方法。

在FDM方法中，通常使用塑料材料。细塑料线材(称为细丝)穿过加热器而熔融，然后自下而上堆叠。FDM打印机比SLA或SLS打印机便宜，但缺点在于，材料局限于塑料且打印的物品表面粗糙。

在SLA方法中，通过利用激光束照射容纳光固化树脂(液体塑料)的水槽使树脂固化来仅固化必要部分。与FDM方法相比，使用该方法打印的物品表面更光滑，但缺点在于，材料局限于光固化树脂，且打印的产品不如使用FDM方法制造的产品耐用。

SLS方法与SLA方法的相似之处在于使用激光束。在SLS方法中，通过使用粉末型材料(例如，塑料粉末、砂、金属等)形成均匀层，然后利用激光选择性地烧结粉末层来制作三维结构。SLS方法的有利之处在于，可使用各种材料，且材料可以循环利用。然而，在SLS方法中，当使用树脂粉末作为原始材料时，与传统的无机强化塑料相比，打印产品的机械性能不足。

为了解决该问题，可将无机材料(例如，玻璃珠、玻璃泡、玻璃短纤维等)与粉末混合使用，但由于粉末与无机材料的比重存在差异，无机材料会发生位置分散(即，比重较高的材料下沉)，导致最终产品的不同位置的物理性质不同。

因此，当使用无机材料来提高SLS 3D打印产品的机械性能时，必须改进打印期间无机材料的分散以及分散的稳定性。

在背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对背景技术的理解，因此可包括不构成对本国的本领域普通技术人员而言已公知的现有技术的信息。

发明内容

本公开解决了上述与现有技术相关的问题。

本公开涉及提供一种利用SLS 3D打印机制造具有均匀性质的产品的方法。

在一个方面，本公开描述了利用SLS 3D打印机制造具有均匀性质的三维产品的方法，该方法包括以下步骤：通过混合树脂粉末和玻璃泡制备混合粉末材料；利用辊(roller)将混合粉末材料提供给SLS 3D打印机；以及根据待制造产品的3D数据通过利用激光照射材料选择性地烧结混合粉末材料；其中玻璃泡的比重是树脂粉末比重的0.8至1.2倍。

在优选实施方案中，可通过调节玻璃泡的外径与内径的比值来调节玻璃泡的比重。优选地，玻璃泡的比重可以是树脂粉末比重的约0.9至约1.1倍。

在另一个优选实施方案中，玻璃泡可包括第一玻璃泡和第二玻璃泡的混合物，第一玻璃泡的外径与树脂粉末的外径相同，第二玻璃泡的外径是树脂粉末外径的约1/3至约1/2。

在再另一个优选实施方案中，树脂粉末可选自由尼龙6、尼龙66、聚丙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(“ABS”)、聚乳酸(“PLA”)、氯化聚乙烯(“PC”)和聚甲基丙烯酸甲酯(“PMMA”)组成的组，且树脂粉末的外径可以是2至200μm。