一種使用光敏溶膠粘結(jié)劑的粉末3d打印方法
【專利摘要】一種使用光敏溶膠粘結(jié)劑的粉末3D打印方法，采用光敏溶膠粘結(jié)劑，其中溶膠是硅溶膠、釔溶膠、納米碳溶膠、納米鋁溶膠或納米鈦溶膠，光敏溶膠粘結(jié)劑中含有紫外光引發(fā)劑、交聯(lián)劑，在紫外光源下發(fā)生交聯(lián)反應，從而使該粘結(jié)劑迅速固化、粘結(jié)粉末；而且，該光敏粘結(jié)劑在見到紫外光時才會發(fā)生反應，因此在噴印頭中不會固化粘結(jié)，不容易堵塞噴印頭；同時，依靠溶膠作為主要成分進行粉末粘結(jié)，在后處理的燒結(jié)過程中，零件內(nèi)會產(chǎn)生大量的類似Si-O鍵、C-O鍵等化學鍵進行相互的聯(lián)接，因此，零件的強度大大提高，收縮率也有所減小；并且，光敏溶膠粘結(jié)劑在成型件上溶于水，易于清洗，且環(huán)保無污染。
【專利說明】一種使用光敏溶膠粘結(jié)劑的粉末3D打印方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及粉末3D打印【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種使用光敏溶膠粘結(jié)劑的粉末3D打印方法。
【背景技術(shù)】
[0002]粉末3D打印(3DP)是一種利用微滴噴射、粉末粘結(jié)技術(shù)的3D打印方法。噴頭在計算機控制下，按照當前分層截面的信息，在事先鋪好的一層粉末材料上，有選擇性地噴射粘結(jié)劑，使部分粉末粘結(jié)，形成一層截面薄層；一層成形完后，工作臺下降一個層厚，進行下一層的鋪粉，繼而選區(qū)噴射粘結(jié)劑，成形薄層同時也會與已成形零件粘為一體；不斷循環(huán)此過程，直至零件加工完為止；通常所成形的零件還需要一定的后處理，如干燥、燒結(jié)等，從而得到最后的零件。
[0003]然而，現(xiàn)有的粉末3D打印方法存在著以下幾個問題:
[0004]一、現(xiàn)有的粉末3D打印使用的普通粘結(jié)劑大多都是單組分揮發(fā)型的膠水，因此涂敷在粉末表面后還需一定的時間晾干，以保證膠水中的揮發(fā)液揮發(fā)從而使粉末顆粒之間粘連，而在這一過程中，選區(qū)中的粉末與非選區(qū)中的粉末容易互相轉(zhuǎn)移，降低精度；其次，在3D打印過程中，普通粘結(jié)劑在噴頭處就容易發(fā)生揮發(fā)，因此經(jīng)常會造成噴印頭堵塞。
[0005]二、粉末3D打印出來的零件一般致密度不高，需要燒結(jié)、液相滲透等后處理，現(xiàn)有的粉末3D打印方法所制造的零件由于粘結(jié)劑的粘結(jié)性能問題，即使經(jīng)過適當?shù)暮筇幚恚渲旅芏扰c強度也不高，并且收縮較大；而且，現(xiàn)有的粉末3D打印方法在后處理過程中，會有有機物燒蝕后的有害氣體，污染環(huán)境，危害人體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種使用光敏溶膠粘結(jié)劑的粉末3D打印方法，零件的強度大大提高，收縮率也有所減??；并且，粘結(jié)劑在成型件上溶于水，易于清洗，且環(huán)保無污染。
[0007]為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0008]一種使用光敏溶膠粘結(jié)劑的粉末3D打印方法，包括下列步驟:
[0009]I)以質(zhì)量分數(shù)計算，用4?6份去離子水為溶劑，12?16份溶膠為粘結(jié)劑，再加入I?3份2-羥基-甲基苯基丙烷-1-酮作為光引發(fā)劑，I?3份N，N-亞甲基雙丙烯酰胺作為交聯(lián)劑，然后加入5?10份丙烯酰胺作為反應單體，配制成光敏溶膠粘結(jié)劑，其中溶膠采用硅溶膠、釔溶膠、納米碳溶膠、納米鋁溶膠或納米鈦溶膠，存放在外供粘結(jié)劑盒1，光敏溶膠粘結(jié)劑在動力機構(gòu)2的驅(qū)動下，由導管3始終補充到噴印頭4，所說的動力機構(gòu)2是微型泵；
[0010]2)在計算機中建立三維模型，并對該模型進行分層和數(shù)據(jù)處理；
[0011]3)計算機讀入當前層的工藝數(shù)據(jù),通過控制二維運動平臺5,帶動噴印頭支架6與其上的噴印頭4，以及鋪粉輥子7進行運動；[0012]4)在二維運動平臺5帶動鋪粉輥子7從供粉缸9端至成型缸8端運動過程中，鋪粉輥子7將供粉缸9中的粉末推送到成型缸8中并鋪平，所述的粉末是陶瓷、砂或高分子材料；
[0013]5)同時，噴印頭4按照當前分層截面的信息，在成型缸8中事先鋪好的一層粉末材料上，有選擇性地噴射光敏溶膠粘結(jié)劑，涂敷在部分粉末上，形成一層截面薄層；
[0014]6)在噴印頭4噴射光敏溶膠粘結(jié)劑的同時，將紫外光10投射在粉末平面上，使涂敷在粉末表面的光敏溶膠粘結(jié)劑迅速固化，快速粘結(jié)，所述的紫外光10來源于機器內(nèi)腔上安裝的紫外燈，或來自安裝于噴印頭支架6跟隨運動的紫外光源；
[0015]7)完成當前層的粘結(jié)后，二維運動平臺5帶動噴印頭4回到供粉缸9不臨近成型缸8的一端，然后供粉缸9上升一個分層厚度，成型缸8下降一個分層厚度；
[0016]8)重復步驟3)?步驟7),直至零件完成。
[0017]由于本發(fā)明采用光敏溶膠粘結(jié)劑，其中溶膠是硅溶膠、釔溶膠、納米碳溶膠、納米鋁溶膠或納米鈦溶膠，光敏溶膠粘結(jié)劑中含有紫外光引發(fā)劑、交聯(lián)劑，在紫外光源下可以發(fā)生交聯(lián)反應，從而使光敏溶膠粘結(jié)劑迅速固化、粘結(jié)粉末；而且，該光敏粘結(jié)劑在見到紫外光時才會發(fā)生反應，因此在噴印頭中不會固化粘結(jié)，不容易堵塞噴印頭；同時，這種使用光敏溶膠粘結(jié)劑的粉末3D打印方法，主要依靠溶膠作為主要成分進行粉末粘結(jié)，在后處理的燒結(jié)過程中，零件內(nèi)會產(chǎn)生大量的類似S1-O鍵、C-O鍵等化學鍵進行相互的聯(lián)接，因此，零件的強度大大提高，收縮率也有所減??；并且，光敏溶膠粘結(jié)劑在成型件上溶于水，易于清洗，且環(huán)保無污染。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]附圖是本發(fā)明所采用的設(shè)備連接示意圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0020]一種使用光敏溶膠粘結(jié)劑的粉末3D打印方法，包括下列步驟:
[0021]I)參照附圖，以質(zhì)量分數(shù)計算，用4?6份去離子水為溶劑，12?16份溶膠為粘結(jié)劑，再加入I?3份2-羥基-甲基苯基丙烷-1-酮作為光引發(fā)劑，I?3份N，N-亞甲基雙丙烯酰胺作為交聯(lián)劑，然后加入5?10份丙烯酰胺作為反應單體，配制成光敏溶膠粘結(jié)齊IJ，其中溶膠采用硅溶膠、釔溶膠、納米碳溶膠、納米鋁溶膠與納米鈦溶膠，存放在外供粘結(jié)劑盒1，光敏溶膠粘結(jié)劑在動力機構(gòu)2的驅(qū)動下，由導管3始終補充到噴印頭4，所說的動力機構(gòu)2是微型泵；
[0022]2)在計算機中建立三維模型，并對該模型進行分層和數(shù)據(jù)處理；
[0023]3)計算機讀入當前層的工藝數(shù)據(jù),通過控制二維運動平臺5,帶動噴印頭支架6與其上的噴印頭4，以及鋪粉輥子7進行運動；
[0024]4)在二維運動平臺5帶動鋪粉輥子7從供粉缸9端至成型缸8端運動過程中，鋪粉輥子7可以將供粉缸9中的粉末推送到成型缸8中并鋪平，所述的粉末是陶瓷、砂或高分子材料；
[0025]5)同時，噴印頭4按照當前分層截面的信息，在成型缸8中事先鋪好的一層粉末材料上，有選擇性地噴射光敏溶膠粘結(jié)劑，涂敷在部分粉末上，形成一層截面薄層；
[0026]6)在噴印頭4噴射光敏溶膠粘結(jié)劑的同時，將紫外光10投射在粉末平面上，使涂敷在粉末表面的光敏溶膠粘結(jié)劑迅速固化，快速粘結(jié)，所述的紫外光來源于機器內(nèi)腔上安裝的紫外燈，或來自安裝于噴印頭支架6跟隨運動的紫外光源；
[0027]7)完成當前層的粘結(jié)后，二維運動平臺5帶動噴印頭4回到供粉缸9不臨近成型缸8的一端，然后供粉缸9上升一個分層厚度，成型缸8下降一個分層厚度；
[0028]8)重復步驟3)?步驟7),直至零件完成。
[0029]本發(fā)明采用一種使用光敏溶膠粘結(jié)劑的粉末3D打印方法，所述的溶膠是硅溶膠、釔溶膠、納米碳溶膠、納米鋁溶膠或納米鈦溶膠，這與傳統(tǒng)的粉末3D打印方法不同，該發(fā)明采用光敏溶膠粘結(jié)劑，其在紫外光源下會發(fā)生交聯(lián)反應，從而使該光敏溶膠粘結(jié)劑迅速固化，產(chǎn)生粘結(jié)粉末的作用，速度快，效果好，同時不容易堵塞噴印頭；依靠溶膠作為主要成分進行粉末粘結(jié)，在后處理的燒結(jié)過程中，零件會產(chǎn)生大量的類似S1-O鍵、C-O鍵等的化學鍵進行相互的聯(lián)接，零件的強度大大提高，收縮率也有所減小，并且易于清洗，環(huán)保無污染。
【權(quán)利要求】
1.一種使用光敏溶膠粘結(jié)劑的粉末3D打印方法，包括下列步驟: 1)以質(zhì)量分數(shù)計算，用4?6份去離子水為溶劑，12?16份溶膠為粘結(jié)劑，再加入I?3份2-羥基-甲基苯基丙烷-1-酮作為光引發(fā)劑，I?3份N，N-亞甲基雙丙烯酰胺作為交聯(lián)劑，然后加入5?10份丙烯酰胺作為反應單體，配制成光敏溶膠粘結(jié)劑，其中溶膠采用硅溶膠、釔溶膠、納米碳溶膠、納米鋁溶膠或納米鈦溶膠，存放在外供粘結(jié)劑盒(1)，光敏溶膠粘結(jié)劑在動力機構(gòu)(2 )的驅(qū)動下，由導管(3 )始終補充到噴印頭(4)，所說的動力機構(gòu)(2 )是微型泵； 2)在計算機中建立三維模型，并對該模型進行分層和數(shù)據(jù)處理； 3)計算機讀入當前層的工藝數(shù)據(jù)，通過控制二維運動平臺(5),帶動噴印頭支架(6)與其上的噴印頭(4)，以及鋪粉輥子(7)進行運動； 4)在二維運動平臺(5)帶動鋪粉輥子(7)從供粉缸(9)端至成型缸(8)端運動過程中，鋪粉輥子(7)將供粉缸(9)中的粉末推送到成型缸(8)中并鋪平，所述的粉末是陶瓷、砂或高分子材料； 5)同時，噴印頭(4)按照當前分層截面的信息，在成型缸(8)中事先鋪好的一層粉末材料上，有選擇性地噴射光敏溶膠粘結(jié)劑，涂敷在部分粉末上，形成一層截面薄層； 6)在噴印頭(4)噴射光敏溶膠粘結(jié)劑的同時，將紫外光(10)投射在粉末平面上，使涂敷在粉末表面的光敏溶膠粘結(jié)劑迅速固化，快速粘結(jié)，所述的紫外光(10)來源于機器內(nèi)腔上安裝的紫外燈，或來自安裝于噴印頭支架(6)跟隨運動的紫外光源； 7)完成當前層的粘結(jié)后，二維運動平臺(5)帶動噴印頭(4)回到供粉缸(9)不臨近成型缸(8 )的一端，然后供粉缸(9 )上升一個分層厚度，成型缸(8 )下降一個分層厚度； 8)重復步驟3)?步驟7)，直至零件完成。
【文檔編號】B29C67/00GK103935036SQ201410132428
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】田小永, 楊春成, 曹毅, 同治強, 張瑩瑩, 李滌塵 申請人:西安交通大學