[发明专利]一种3D打印方法

说明书

本发明属于3D打印技术领域，特别涉及一种3D打印方法，至少包括如下步骤：第一步，首层铺粉，在真空环境中，行走机构带动供粉箱运动，3D打印用复合材料从供粉箱中出粉至基板上，压实，刮平；第二步，通过基板下的加热元件预热首层铺粉，同时，采用电子束偏转扫描加热的方式从首层铺粉的上表面预热首层铺粉，然后，电子枪发射电子束使首层铺粉熔化；重复以上动作，铺设第2～N层复合材料粉，并预热、熔化，完成3D打印，其中，N＝5～30。相对于现有技术，本发明通过使用特别的复合材料，并在打印过程中采用预热程序，能够很好的解决吹粉问题，使得电子束3D打印能够正常进行。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，特别涉及一种3D打印方法。

背景技术

上世纪80年代，3D打印技术诞生，与传统的“去除”的加工方法不停，3D打印是一种自下而上的制造方式，也被称作增材制造技术，即通过层层堆积的方式实现数字模型到实物的构建。由于其简便、快捷优势，自诞生以来，3D打印技术便受到了极大的关注并因此得到了快速发展。近几十年来，3D打印技术在工业设计、建筑、汽车、航空航天、牙科、教育等领域都有所应用，但其应用和发展仍然受到诸多因素的限制。除了仪器设备及打印过程参数之外，原材料也是影响3D打印产品质量的关键因素，它将直接影响最终产品的表面质量、耐热性、韧性等。因此，开发具有优越的综合性能的复合材料来克服单一材料的缺陷和应用局限性是这一领域的研究热点。

电子束3D打印是指粉末或者丝材在电子束的作用下形成熔池，随着电子束束斑的移动实现烧结(或熔化)。电子束3D打印技术相比于激光作为热源的选区融化技术，有诸多不可比拟的优势，例如，电子束连续工作时功率密度比激光要高得多，并且在焊接过程中，电子束最大功率要比激光高好多倍，而且电子束扫描加工速度比激光加工速度快100-1000以上，能够直接生产模具和零件。由于电子束的工作环境为真空，其生产出的模具和零件气孔和氧化层几乎没有，因此他们的机械性能、强度都比激光选区熔化出来的要好些。而且其材料应用范围广，聚焦集中，功率更大，高真空保护，扫描速度快，电磁偏转控制更方便，能量利用率更高。

电子束3D打印技术是将电子束焊接的优点和快速制造技术的优点结合起来的产物。但是，电子束3D打印过程中会出现一种特殊的现象——吹粉，是指金属粉末颗粒在熔化之前已经偏离了原先铺粉位置的现象，进而无法进行电子束粉末熔化成形。局部吹粉问题会使基板工作区域粉末稀少；而严重时，基板工作区域的粉末会全面溃散，从而形成类似“沙尘暴”现象。

有鉴于此，本发明旨在提供一种3D打印方法，其通过使用特别的复合材料，并在打印过程中采用预热程序，能够很好的解决吹粉问题，使得电子束3D打印能够正常进行。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种3D打印方法，其通过使用特别的复合材料，并在打印过程中采用预热程序，能够很好的解决吹粉问题，使得电子束3D打印能够正常进行。

为了实现上述目的，本发明所采用如下技术方案：

一种3D打印方法，至少包括如下步骤：

第一步，首层铺粉，在真空环境中，行走机构带动供粉箱运动，3D打印用复合材料从供粉箱中出粉至基板上，压实，刮平；

第二步，通过基板下的加热元件预热首层铺粉，同时，采用电子束偏转扫描加热的方式从首层铺粉的上表面预热首层铺粉，然后，电子枪发射电子束使首层铺粉熔化；

第三步，升降台下降一个单位的高度，行走机构再次带动供粉箱运动，3D打印用复合材料从供粉箱中出粉至首层铺粉上，压实，刮平，形成第二层铺粉；

第四步，通过基板下的加热元件预热第二层铺粉，同时，采用电子束偏转扫描加热的方式从第二层铺粉的上表面预热第二层铺粉，然后，电子枪发射电子束使第二层铺粉熔化；