[发明专利]一种3D冷冻打印方法

说明书

本发明涉及一种3D冷冻打印方法。所述方法包括：调控打印空间温度的步骤：将打印空间的温度降低至‑40℃至‑80℃；设定打印参数的步骤：设置浆料挤出速率和打印单层高度；设置挤出头移动速率；挤出打印的步骤：将泥料挤出，使泥料一层层地粘接在打印底板上；层间结合与冷冻固化的步骤：层层泥料自动完成层间结合和冷冻固化。本发明通过对打印空间温度进行特定调控，对浆料挤出速率和打印单层高度进行特定设置后，使得3D打印装置挤出的泥料层层粘接在打印底板上时可以自动完成高强度的层间结合与冷冻固化，并且可以获得高强度生坯，使生坯可以在烧结前进行打磨等表面处理。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，涉及一种3D冷冻打印方法。

背景技术

陶瓷构件具有优良力学性能、高的抗弯强度、优良的抗氧化性、良好的耐腐蚀性、高的抗磨损性以及低的摩擦系数，在航空航天领域应用广泛。

3D打印成型技术是近年来快速发展的一种新型成型工艺，结合后续烧结工艺大幅缩短了陶瓷构件的成型周期，解决了传统工艺无法克服的设计尺寸改变或者调整，将需要重新设计并制造模具；而制造模具成本较高、周期较长，制得的制品形状简单等一系列问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

3D冷冻打印的关键是如何通过冷冻固化实现层间的高强度结合，目前对于浆料的打印环境温度、挤出速率以及层间结合的时间对层间结合影响的研究较少，打印工艺及参数设定都有待研究。冷冻过程如何使得层间克服冰晶膨胀应力，实现高强度层间结合，是本专利发明关注的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种3D冷冻打印方法，所述方法包括：

调控打印空间温度的步骤：将打印空间的温度降低至-40℃至-80℃；

设定打印参数的步骤：设置浆料挤出速率和打印单层高度；设置挤出头移动速率；

挤出打印的步骤：将泥料挤出，使泥料一层层地粘接在打印底板上；

层间结合与冷冻固化的步骤：层层泥料自动完成层间结合和冷冻固化。

2、根据技术方案1所述的方法，

通过控制打印空间冷气吹进量对打印空间的温度进行调控。

3、根据技术方案2所述的方法，

所述冷气为液氮汽化后的低温氮气。

4、根据技术方案1至3任一项所述的方法，

设置浆料挤出速率为0.5cm/s至2cm/s；和/或

设置打印层高为0.4mm至1mm。

5、根据技术方案1至4任一项所述的方法，

所述泥料包含陶瓷粉体和混合溶剂；

所述陶瓷粉体选自氧化硅、氧化铝、氧化锆、氮化硅、氮化铝中的任一种或多种；

所述混合溶剂为水。

6、根据技术方案5所述的方法，

所述泥料还包含助剂；

所述助剂为硅溶胶、聚乙二醇、聚乙烯醇中的任一种或多种。

7、根据技术方案1至6任一项所述的方法，

泥料的挤出厚度为0.3-1mm。

8、根据技术方案1至7任一项所述的方法，