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一種具有金屬質(zhì)感或陶瓷質(zhì)感復(fù)合材料增材制備方法與流程

文檔序號(hào):11804722閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種具有金屬質(zhì)感復(fù)合材料增材制備方法,其特征在于,該制備方法包括如下步驟:

1)材料準(zhǔn)備階段:選擇70-90份聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乳酸中的任一項(xiàng)作為熱塑性聚合物絲材,選擇10-30份金屬或合金粉末作為絲芯;并加熱使得熱塑性聚合物絲材至熔融狀態(tài);將金屬或者合金粉末通過物理分散攪拌器勻速攪拌20-30min后,再保溫靜置20-30min,使其混合均勻分布在熔融狀態(tài)下的熱塑性聚合物的基體中;選擇控制拉絲機(jī)絲材擠出口的孔徑為10-100μm,拉絲擠出溫度為100-300℃,拉絲輪旋轉(zhuǎn)速度為50-200r/min,將所述的基體通過拉絲機(jī)的絲材擠出口得到復(fù)合材料拉絲;

2)熔融沉積成形階段:使用CAD軟件構(gòu)件成形件的3D模型,并導(dǎo)入工控機(jī)的分層軟件進(jìn)行分層,生成軌跡運(yùn)行代碼;將上述步驟1)中制得的復(fù)合材料拉絲加熱逐漸達(dá)到熔融狀態(tài),利用壓縮空氣的氣體壓力將該步驟中熔融狀態(tài)的復(fù)合材料拉絲通過不銹鋼耐壓金屬軟管輸送至3D打印機(jī)噴頭中;控制3D打印機(jī)噴頭液體溢出口處的噴頭加熱器,使得噴頭加熱器的加熱溫度保持在熔融狀態(tài)下復(fù)合材料拉絲的臨界溫度,根據(jù)軌跡運(yùn)行代碼,工控機(jī)控制噴頭在X、Y、Z三軸方向上運(yùn)動(dòng)逐層進(jìn)行打印,形成復(fù)合材料成形件;其中打印速度為20-50cm/min;

3)后處理階段:對上述步驟2)制得的復(fù)合材料成形件進(jìn)行清粉、刮研和打磨處理,對于表面光潔度要求高的成形件,還應(yīng)進(jìn)行精拋處理。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有金屬質(zhì)感復(fù)合材料增材制備方法,其特征在于:所述步驟1)中的物理分散攪拌器包括攪拌器、分散器和驅(qū)動(dòng)設(shè)備;其中攪拌器和分散器分別與驅(qū)動(dòng)設(shè)備相連接,驅(qū)動(dòng)設(shè)備包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)、垂直升降臺(tái)、電機(jī),電機(jī)分別與旋轉(zhuǎn)臺(tái)和垂直升降臺(tái)相連接以實(shí)現(xiàn)正向和反向旋轉(zhuǎn)及上下移動(dòng);分散器中還添加有分散劑。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有金屬質(zhì)感復(fù)合材料增材制備方法,其特征在于:所述步驟2)中的3D打印機(jī)噴頭為可變摩擦力擠壓型噴頭,該可變摩擦力擠壓型噴頭包括噴頭、安裝在噴頭兩側(cè)的彈性元件和彈性力調(diào)節(jié)元件;其中彈性元件為彈簧,彈性力調(diào)節(jié)元件包括第一彈簧底座、第二彈簧底座和螺桿,彈簧設(shè)置在第一彈簧底座和第二彈簧底座之間,第一彈簧底座位置固定,第二彈簧底座可水平移動(dòng);并且第一彈簧底座和第二彈簧底座上均設(shè)置有螺紋通孔,螺桿依次穿過第一彈簧底座和第二彈簧底座的螺紋通孔,通過旋轉(zhuǎn)螺桿調(diào)節(jié)第一彈簧底座和第二彈簧底座的間距。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有金屬質(zhì)感復(fù)合材料增材制備方法,其特征在于:所述步驟1)中的拉絲冷卻溫度為20-200℃,所述的金屬或者合金粉末的粒徑為8-100μm。

5.一種具有陶瓷質(zhì)感復(fù)合材料增材制備方法,其特征在于,該制備方法包括如下步驟:

1)材料準(zhǔn)備階段:選擇70-90份聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乳酸中的任一項(xiàng)作為熱塑性聚合物絲材,選擇10-30份陶瓷粉末作為絲芯,并加熱使得熱塑性聚合物絲材至熔融狀態(tài);將陶瓷粉末通過物理分散攪拌器勻速攪拌20-30min后,再保溫靜置20-30min,使其混合均勻分布在熔融狀態(tài)下的熱塑性聚合物絲材的基體中;選擇控制拉絲機(jī)絲材擠出口的孔徑為10-100μm,拉絲溫度為100-300℃,拉絲輪旋轉(zhuǎn)速度為50-200r/min,將所述的基體通過拉絲機(jī)的絲材擠出口得到復(fù)合材料拉絲;

2)熔融沉積成形階段:使用CAD軟件構(gòu)件成形件的3D模型,并導(dǎo)入工控機(jī)的分層軟件進(jìn)行分層,生成軌跡運(yùn)行代碼;將上述步驟1)中制得的復(fù)合材料拉絲加熱逐漸達(dá)到熔融狀態(tài),利用壓縮空氣的氣體壓力將該步驟中熔融狀態(tài)的復(fù)合材料拉絲通過不銹鋼耐壓金屬軟管輸送至3D打印機(jī)噴頭中;控制3D打印機(jī)噴頭液體溢出口處的噴頭加熱器,使得噴頭加熱器的加熱溫度保持在熔融狀態(tài)下復(fù)合材料拉絲的臨界溫度,根據(jù)軌跡運(yùn)行代碼,工控機(jī)控制噴頭在X、Y、Z三軸方向上運(yùn)動(dòng)逐層進(jìn)行打印,形成復(fù)合材料成形件;其中打印速度為20-50cm/min;

3)后處理階段:對上述步驟2)制得的復(fù)合材料成形件進(jìn)行清粉、刮研和打磨處理,對于表面光潔度要求高的成形件,還應(yīng)進(jìn)行精拋處理。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種具有陶瓷質(zhì)感復(fù)合材料增材制備方法,其特征在于:所述步驟1)中的物理分散攪拌器包括攪拌器、分散器和驅(qū)動(dòng)設(shè)備;其中攪拌器和分散器分別與驅(qū)動(dòng)設(shè)備相連接,驅(qū)動(dòng)設(shè)備包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)、垂直升降臺(tái)、電機(jī),電機(jī)分別與旋轉(zhuǎn)臺(tái)和垂直升降臺(tái)相連接以實(shí)現(xiàn)正向和反向旋轉(zhuǎn)及上下移動(dòng);分散器中還添加有分散劑。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種具有陶瓷質(zhì)感復(fù)合材料增材制備方法,其特征在于:所述步驟2)中的3D打印機(jī)噴頭為可變摩擦力擠壓型噴頭,該可變摩擦力擠壓型噴頭包括噴頭、安裝在噴頭兩側(cè)的彈性元件和彈性力調(diào)節(jié)元件;其中彈性元件為彈簧,彈性力調(diào)節(jié)元件包括第一彈簧底座、第二彈簧底座和螺桿,彈簧設(shè)置在第一彈簧底座和第二彈簧底座之間,第一彈簧底座位置固定,第二彈簧底座可水平移動(dòng);并且第一彈簧底座和第二彈簧底座上均設(shè)置有螺紋通孔,螺桿依次穿過第一彈簧底座和第二彈簧底座的螺紋通孔,通過旋轉(zhuǎn)螺桿調(diào)節(jié)第一彈簧底座和第二彈簧底座的間距。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種具有陶瓷質(zhì)感復(fù)合材料增材制備方法,其特征在于:所述步驟1)中的拉絲冷卻溫度為20-200℃,所述的陶瓷粉末的粒徑為8-100μm。

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