[發明專利]一種用于三維打印的熱塑材料及其應用方法

無效

• 申請號: 201410309923.5
• 申請日: 2014-07-02
• 公開（公告）號: CN104163634A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 陳寰貝;李永彬;夏慶水;戴洲
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十五研究所
• 主分類號: C04B35/634
• 分類號: C04B35/634;B28B1/00;B22F3/105;B22F3/115
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 肖念

技術領域

本發明屬于三維打印制造領域，具體涉及一種用于三維打印的熱塑材料及其應用方法。

背景技術

三維打印技術近年來迅速發展并且成為研究熱點，其原理是將三維物象通過連續的物理層創建出來，其過程如同打印機的打印過程，通過將粉料逐點打印成層，然后逐層疊加成三維實體的制備過程，具有精度高、速度快的特點，其最大的特點是從設計到成型一步到位，并且能夠制備結構更為精密復雜的產品。因此，三維打印技術自面世以來迅速成為研究熱點，其應用范圍也迅速擴張到產品原型設計、精密零部件、建筑模型、醫療手術、藝術品等多個行業，并迅速發展了多種打印方式與打印材料。不同打印方式都對應了不同的可打印材料，像目前廣泛應用的熔融沉積成型三維成型打印方式只能制備有機材料。對于基于無機材料的產品，熔融沉積成型三維打印技術還無法實現。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種能夠實現利用熔融沉積三維打印技術制備陶瓷，或是金屬，或是陶瓷與金屬共存的三維立體結構的熱塑材料及其應用方法。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明提供的一類用于三維打印的熱塑材料，由無機粉末和熱塑性樹脂組成，所述無機粉末占總重量60%-99.9%，所述熱塑性樹脂占總重量0.1-40%；所述無機粉末材料為陶瓷粉末或金屬粉末或陶瓷與金屬復合粉末。

進一步地，所述熱塑料性樹脂為聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯、聚甲醛、聚酰胺、聚苯醚、聚碳酸酯、聚砜、ABS、橡膠中的一種或者多種。

進一步地，所述陶瓷粉末為氧化鋁、氮化鋁、碳化硅、氧化鈹、粘土、碳酸鈣、氧化釔、氧化鎂、氧化硅、氧化鈣、滑石、氧化鉛、氧化鋇、氧化鉍的一種或者多種。

進一步地，所述金屬粉末為金、銀、銅、鋁、鎳、鎢、鈦、鈀、鋅中的一種或者多種。

上述的用于三維打印的熱塑材料的應用方法，包括以下步驟：

（1）在加熱熔融質量比為0.1-40%的熱塑性樹脂中加入質量比為60%-99.9%陶瓷或是金屬粉末混合均勻，獲得加熱時具有流動性可打印，冷卻時可固化成型的三維打印材料；所述的三維材料可以是一種陶瓷-熱塑性樹脂材料打印而成，或是多種陶瓷-熱塑性樹脂材料打印而成，或是一種金屬-熱塑性樹脂材料打印而成，或是多種金屬-熱塑性樹脂材料打印而成，或是一種或多種陶瓷-熱塑性樹脂材料與一種或多種金屬-熱塑性樹脂材料打印而成。

（2）????利用熔融沉積成型三維打印設備將配好的材料打印并固化成三維結構；

（3）?將制備的三維結構進行高溫燒結處理，除去里面的有機物，獲得所需成分的三維結構產品。

本發明的原理為：熱塑性樹脂在加熱到一定溫度后會熔融具有流動性，在其中加入無機粉末（可以是陶瓷粉末或是金屬粉末）攪拌均勻冷卻后可以形成均勻的有機-無機復合材料。該復合材料再一次加熱時仍然具有流動性，冷卻后可以固化成型，完全滿足熔融沉積三維打印設備打印。熔融沉積三維打印設備打印該復合材料時，打印頭位置的加熱設備可以使材料熔融具有流動性，適合打印。當材料打印離開打印頭后，溫度下降，材料中的熱塑性樹脂冷卻固化，從而成型。利用熔融沉積三維打印設備，可以在部分層面上打印一種無機-有機復合材料，在部分層面上打印另一種無機-有機復合材料，從而打印形成多種材料復合結構，如陶瓷-有機與金屬-有機的混合三維結構。將成型的無機-有機復合坯在高溫下熱處理，有機成分在600℃前可以完全分解，坯體只剩下設計所需的無機成分。再將這些無機成分組成的坯體在更高溫度下熱處理，可以使這些無機成分（陶瓷或金屬）燒結從而致密化，獲得設計所需的成品。該方案提供了一套制備適用于熔融沉積三維打印的無機-有機復合打印材料，以及打印固化成型后后續的排膠、燒結工藝，形成了利用熔融沉積三維打印制備能夠陶瓷、金屬、陶瓷與金屬共存的系統解決方案。

本發明中的三維打印的熱塑材料，能夠使熱塑類型三維打印設備制備陶瓷、金屬以及陶瓷與金屬的混合三維結構產品。所述三維打印的熱塑材料及其應用方法豐富了三維打印材料，拓寬了三維打印制備領域。

有益效果：本發明相對于現有技術而言，能夠使熔融沉積成型三維打印技術制備陶瓷或是陶瓷與金屬共存的三維結構產品，所述三維打印的熱塑材料及其制備方法豐富了三維打印材料，拓寬了三維打印制備領域。

具體實施方式

下面根據具體實施例對本發明作更進一步的說明。

實施例1：

一類用于三維打印的熱塑材料的應用：