[發明專利]一種基于選擇性激光熔化技術的固體無機物粉末3D打印方法

在審

• 申請號: 201410800172.7
• 申請日: 2014-12-19
• 公開（公告）號: CN104526836A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 袁鴻;吳偉偉;陳捷;王康
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B28B1/00
• 分類號: B28B1/00;B28B17/00;B29C67/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 蔣真;徐冬濤

技術領域

本發明屬于增材制造領域，更具體的說涉及一種基于選擇性激光熔化技術的固體無機物粉末3D打印方法。

背景技術

增材制造技術又被稱為快速成型技術、3D打印技術，它是一種以數字模型文件為基礎，集CAD/CAM技術、激光加工技術、數控技術和新材料技術等科學領域的最新成果為一體，運用粉末、塑料等“可粘結”材料，通過逐層打印的方式來構造三維實體制造的技術。按照方法過程和所適用材料種類的不同，3D打印技術大體可以分為七大類：立體光刻技術(SLA)、分層實體制造技術(LOM)、熔融擠壓成型技術(FDM)、三維印刷技術(3DP)、激光立體成形(凈近成形LENS)方法、激光選區熔化技術(SLS)以及選擇性激光熔化成型技術(SLM)。對于非金屬材料來說，我們通常采用三維印刷技術(3DP)，將粉末材料與粘結劑粉末充分混合均勻后，平鋪在三維成型機上，通過噴頭向指定區域噴射粘結劑溶液，粘結劑溶液與粘結劑粉末及基體粉末等經過毛細滲透，從而使得周圍粉末可以固化成形

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種新型的、方法過程簡單且可用于水泥、石材和碳化硅等在激光照射時不發生表面改性的固體無機物粉末的3D打印方法。

一種基于選擇性激光熔化技術的固體無機物粉末3D打印方法，

第一，配制固體無機物粉末材料，其配方為：固體無機物粉末、粘結劑和添加劑；

其中，固體無機物粉末是特指對激光照射不發生表面改性的粉末；粘結劑選用熔點為200～300℃的聚乙烯醇(PVA)粉末；添加劑選用氣相白炭黑粉末；

第二，固體無機物粉末材料配方的比例分配如下：上述三種材料的體積比為(4-6)：2：1，根據不同的固體無機物粉末比例可有所調整；

第三，該方法所采用的激光器是二氧化碳激光器，激光功率范圍為15～35W。

第四，該固體無機物三維成型制造方法所采用的方法是選擇性激光熔化法。

所述選擇性激光熔化固體無機物的3D打印方法的步驟如下：

第一步：將權利要求1所述的三種材料粉末按照配比要求充分混合均勻；

第二步：將粉末材料均勻平鋪在快速成型機上，并充分壓實；

第三步：利用上述激光器選擇性地熔化相關區域，當完成一層后，工作臺上升一個層厚的高度；

第四步：重復第二步和第三步，直至制件成型完成。

本發明的有益效果是：

本發明在該方法的基礎上進行了改進，提出了一種新的方法過程，用激光器取代了噴頭，當激光束照射到粉末表面使得溫度達到粘結劑粉末熔點時，使得粘結劑粉末熔化包裹周圍的固體無機物粉末，從而成形。將這種方法與一般的3DP方法相比，簡化了方法過程，一般的3DP方法得經歷液滴形成、液滴撞擊粉材表面、液滴在粉材中潤濕以及黏結固化粉粒這四個過程，方法過程相對復雜，受諸多因素控制，且不能保證最終成型件的性能。

附圖說明

圖1是本發明的基于選擇性激光熔化技術的固體無機物粉末3D打印方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面對本發明的技術方案進行說明，以便于本技術領域的技術人員理解。

實施例1：

本實施方案中的材料配方為：水泥粉末、聚乙烯醇(PVA)粉末和氣相白炭黑粉末。

一種基于選擇性激光熔化技術的固體無機物粉末3D打印方法，包括以下步驟：

第一步：將上述三種材料粉末按照體積配比4：2：1充分混合均勻；

第二步：將粉末材料均勻平鋪在快速成型機上，并充分壓實；

第三步：利用激光器選擇性地熔化相關區域，所采用的激光功率為15W，當完成一層后，工作臺上升一個層厚的高度；

第四步：重復第二步和第三步，直至制件成型完成。

實施例2：

本實施方案中的材料配方為：石材粉末、聚乙烯醇(PVA)粉末和氣相白炭黑粉末。

一種基于選擇性激光熔化技術的固體無機物粉末3D打印方法，包括以下步驟：

第一步：將上述三種材料粉末按照體積配比5：2：1充分混合均勻；

第二步：將粉末材料均勻平鋪在快速成型機上，并充分壓實；

第三步：利用激光器選擇性地熔化相關區域，所采用的激光功率為25W，當完成一層后，工作臺上升一個層厚的高度；

第四步：重復第二步和第三步，直至制件成型完成。

實施例3：

本實施方案中的材料配方為：碳化硅粉末、聚乙烯醇(PVA)粉末和氣相白炭黑粉末。