[發(fā)明專利]一種FDM 3D打印用金屬或陶瓷耗材及其制備方法與打印成品方法

在審

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• 申請日: 2016-03-11
• 公開（公告）號: CN105665697A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設計）人: 紀紅兵;代文;曾永斌
• 申請（專利權）人: 中山大學惠州研究院
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B28B1/00;B33Y70/00
• 代理公司: 廣州市深研專利事務所 44229
• 代理人: 姜若天

技術領域：

本發(fā)明涉及3D打印技術領域，具體地說，涉及一種FDM3D打 印用金屬或陶瓷耗材及其制備方法與打印成品方法。

背景技術：

常見的金屬或陶瓷3D打印技術需要使用高密度能量，比如激光 SLS或者電子束EBAM，來根據預先確定的形狀熔融打印床上的金屬 或陶瓷粉體，并層層創(chuàng)建出三維結構。這種方法存在許多缺點：①設 備、材料和加工成本非常昂貴；②打印的結構有限，比如空心或者封 閉的對象就難以打?。虎蹖Ψ垠w的球形度、粒徑分布、流動性等要求 很高，粉體的質量對打印效果影響很大；④能夠打印的材料種類很有 限。陶瓷3D打印技術還可采用濕粘土擠出并層層疊加成型，再經烘 干，煅燒，得到成品。這種陶瓷3D打印技術面臨以下問題：①黏土 在打印較大的對象時，很容易會因為自身重量而導致打印對象坍塌； ②對陶瓷的濕度帶來的粘度要求較高，且要嚴格除去氣泡，材料不容 易制備；③陶瓷在打印的過程中，還需要手工進行加工或檢查。

熔融沉積成型FDM3D打印技術是應用最為廣泛的3D打印技術， 具有成本低、環(huán)境污染小、原料利用率高、工藝簡單、可快速構建瓶 狀或中空零件、操作環(huán)境干凈等優(yōu)點。但是，FDM3D打印技術多用 于打印塑料，不能打印金屬和陶瓷，限制了金屬和陶瓷在3D打印方 面的應用。將塑料作為金屬和陶瓷的粘結劑制備合適的耗材，通過 FDM3D打印技術打印成型，再通過后處理制備金屬和陶瓷制件，解 決了目前金屬和陶瓷3D打印存在的缺點，具有以下優(yōu)點：①設備、 材料和加工成本比較低廉；②打印的結構無限制，打印過程不存在坍 塌情況，支撐可在產品熔融燒結前去除，與SLS或者電子束EBAM熔 融燒結后去除支撐相比更具優(yōu)勢；③對金屬和陶瓷粉體的球形度、粒 徑分布、流動性等要求較低；④能夠打印的金屬和陶瓷的種類較廣。 該技術將進一步加速金屬和陶瓷3D打印的推廣，使其廣泛應用于航 空航天、精密機械、模具、醫(yī)療和軍工制造等行業(yè)。

發(fā)明內容：

本發(fā)明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種FDM3D 打印用金屬或陶瓷耗材及其制備方法與打印成品方法。該發(fā)明具有設 備、材料和加工成本比較低廉；打印的結構無限制，打印過程不存在 坍塌情況、支撐容易去除；對金屬和陶瓷粉體的球形度、粒徑分布、 流動性等要求較低；能夠打印的金屬和陶瓷的種類較廣；成品密度較 高、強度高、光潔度較高、微小化能力高、薄壁能力高、復雜程度高、 設計寬容度高、適應材質范圍廣等特點。

為了實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種FDM3D打印用金屬或陶瓷耗材，由以下重量份數的組分組 成：

作為優(yōu)選的，在上述的FDM3D打印用金屬或陶瓷耗材中，所述 高分子材料為聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚乳酸(PLA)、聚乙烯醇 (PVA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)、丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯 塑料(ASA)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯 (PVC)、尼龍(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚 對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲醛(POM)、聚己內酯(PCL)、聚烷酸 脂(PHA)、聚丁二酸丁二脂(PBS)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲基炳烯酸甲 脂(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯(PETG)、聚 對苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯(PCTG)、聚苯醚(PPO)、聚 苯硫醚(PPS)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、 液晶聚合物(LCP)、聚砜(PSU)、聚酰亞胺(PI)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚 醚砜(PES)、聚酰胺-酰亞胺(PAI)、聚苯砜(PPSF)、POE、接枝POE、 EPDM、PBE、SEBS、SBS、SIS、SEPS、SOE、ABS高膠粉、MBS、 ACR、EMA、硅橡膠、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯無規(guī) 共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物、馬來酸酐、 丙烯酸酯雙官能化乙烯類彈性體、EVA、PU、TPO、TPE、TPV、TPU、 TPEE、TPR中的至少一種。

作為優(yōu)選的，在上述的FDM3D打印用金屬或陶瓷耗材中，所述 相容劑為馬來酸酐接枝物、硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯 劑中的至少一種。