[发明专利]一种3D打印材料、其制备方法及打印方法

说明书

本发明公布一种专用于挤出式3D打印的材料，按照体积分数计，包括金属粉末47%‑80%以及粘结剂20%‑53%。所述3D打印材料的制备方法包括以下步骤：将金属粉末和粘结剂按比例混合后置于密炼机混料成喂料；将所述喂料进行造粒。所述3D打印材料可通过挤出式打印机打印成模坯，经脱脂、烧结后得到机械性能优异，结构致密的金属制品。本发明技术方案公布的3D打印材料打印时进料方便、出料均匀、成本低廉、工艺简单以及方便运输。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种3D打印材料、其制备方法及打印方法。

技术背景

3D打印技术，也称增材制造技术，基本原理是通过打印或铺设连续的材料层来产生三维物体。3D打印技术主要包括熔融沉积成型 (FDM)、光固化立体成型(SLA)、分层实体制造(LOM)、激光选区熔化(SLM)、电子束选区熔化 (EBM)等。目前国内外金属粉末3D打印普遍采用大功率激光或者电子束选区熔化成型，该方法存在加工设备昂贵、加工时间长、可打印材料种类受限等问题，并且对金属粉末的流动性、粒径、形状等要求较高，大大的增加了加工成本。因此将粘合剂材料和金属粉末混合熔融挤出成型的间接3D打印技术逐渐发展起来。该打印技术具有加工成本低，加工精度高，可成形材料多，可加工复杂零件等优点。目前可采用熔融挤出式3D打印技术打印的金属复合材料主要存在的问题是粘结剂材料和金属粉末相容性不好导致打印过程中熔体流动性不好，打印过程不稳定，打印成型物体的结构强度低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种3D打印材料，金属粉末和粘合剂相容性好且成本低廉，提高打印过程中进出料的稳定性、均匀性和增加3D打印材料的多样性。

为实现上述目的，本发明提供一种3D打印材料，按照体积分数计，包括金属粉末47%-80%以及粘结剂20%-53%。其中粘结剂包含以下质量分数的组分：50%-60%微晶蜡、10%-30%乙烯-醋酸乙烯共聚物、15%-30%低密度聚乙烯、3%-10%硬脂酸。

优选地，所述金属粉末的等效粒径0.01-200，更优选地，所述金属粉末的等效粒径0.5-100μm，更优选地，所述金属粉末的等效粒径2-50μm，最优选地，所述金属粉末的等效粒径5-20μm，所述金属粉末包括但不限于304SS、316LSS、316SS、420SS或硬质合金金属的粉末。

优选地，粘结剂还包括质量分数5-15%的聚乙烯蜡。聚乙烯蜡是一种高分子蜡，熔点和低密度聚乙烯接近，具有较好的分散润滑作用，在喂料密炼过程中，可以提高各组分的相容性。

优选地，所述的材料形状为不规则颗粒，等效粒径范围为8-12目。

本发明还提供了一种上述3D打印材料的制备方法，步骤包括：

S1.将金属粉末和粘结剂以体积比47：53-60：40的比例混合，将所述混合料用密炼机混料成喂料；

S2.将步骤S1制备的所述喂料进行造粒。

优选地，所述密炼机的密炼温度为160℃-200℃，密炼时间为60min-300min。步骤（2）造粒之后所得材料形状为不规则颗粒，等效粒径范围为8-12目。

更优选地，所述密炼机的密炼温度为165℃-180℃，密炼时间为120min-200min。

本发明还提供了一种上述3D打印材料的打印方法，包括以下步骤：

SA.将所述3D打印材料进行干燥处理后置于粉末挤出式打印机供料槽中；

SB.调节步骤SA中所述打印机工艺参数，选择打印模型，进行打印，获得模胚。

优选地，所述粉末挤出式打印机的打印温度100℃-110℃，打印底板温度50-80℃。