[發明專利]三維成型絲料、制造方法及成型方法

在審

• 申請號: 201610877070.4
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN107876575A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 蘇健強;宋道權
• 申請（專利權）人: 珠海天威飛馬打印耗材有限公司
• 主分類號: B21C37/04
• 分類號: B21C37/04;B22F3/115;B28B1/00;C03B19/00;B33Y70/00
• 代理公司: 珠海智專專利商標代理有限公司44262
• 代理人: 林永協

技術領域

本發明涉及三維成型絲料及其制造方法，具體地說，是涉及一種三維成型絲料及其制造方法。

背景技術

三維（3D）快速成型（打印），也被稱為增材制造，基本原理是通過打印或鋪設連續的材料層來產生三維物體。三維快速成型備或三維打印機通過轉換物體的三維計算機模型并產生一系列截面切片來工作，然后打印每個切片，一個在另一個的頂部上，從而產生最終的三維物體。

三維快速成型的方法主要包括的類型為：立體平板印刷或光固化（Stereolithography,SLA)、分層實體制造（Laminated object manufacturing, LOM)、選擇性激光燒結（Selective laser sintering, SLS)、熔融沉積成型（Fused deposition modeling, FDM)。

目前，市面上FDM類型的三維打印機（成型機）最為常見，這種類型的三維打印機的成本較低，且打印的操作過程較為便利，初學者容易掌握。其主要原理是將線狀絲材如PLA（聚乳酸）通過高溫（通常為200℃至500℃范圍內）噴嘴熔融，然后利用后續線材的連續擠壓，將熔融狀的材料通過噴嘴出口擠出，然后熔融狀材料在打印平臺上層層堆積而產生三維物體。例如，在申請號為CN201410827191.9、CN201510054483.8和CN201510313735.4的中國發明專利申請文件中就記載了FDM類型的三維打印機的結構特征及其工作原理。FDM三維打印機的打印材料通常為絲狀線材，這種絲狀線材一般是纏繞在絲料盒（絲料盤）裝置上，例如在申請號為CN201410046863.2中國發明專利申請就公開了一種絲料盒，而在申請號為CN201410476655.6的中國發明專利申請中就公開了一種三維打印機的打印盒。這些類型的絲料盒（打印盒）可以用于裝載、盤繞絲狀材料如PLA打印材料。在現有技術中，珠海天威飛馬打印耗材有限公司已經向市場公開銷售了多種類型的FDM三維打印機、絲狀打印材料、絲料盒，這些產品的結構特征和工作原理作為參考引入本文。

另外，對于粉末激光燒結成型（SLM）類型的 3D打印，其基本原理是在打印平臺上鋪設一層粉末材料后再用激光選擇性燒結，然后用粉末材料再鋪設下一層再激光燒結一次，循環上述步驟后可得到三維立體實物。但是激光燒結的方式需要耗費大量的能源才能使得粉末材料在高溫熔化后成型，并且這種3D打印設備需要非常專業的維護，消耗的成本極大。例如在申請號為CN201420377082.7的中國實用新型專利申請中公開了一種金屬粉末激光燒結三維打印機，其通過鋪粉輥完成打印平臺上的鋪粉工作，之后再進行選擇性激光燒結，但是這種打印機不僅鋪粉工作的效率不高，而且激光燒結的過程需要耗費大量能源且也會降低工作效率。此外，在申請號為CN201310089876.3的中國發明專利提供一種打印金屬與高分子粘結劑的混合材料成型的方法，而在申請號為CN201610270383.3的中國發明專利申請公開的打印方法中，其包括了初步成型步驟，用加熱裝置對所述三維打印材料進行加熱處理，加熱裝置的加熱溫度為50℃至300℃，黏結劑在50℃至300℃下將金屬粉末黏結，把三維打印材料擠出在打印平臺上形成初步固化物體，燒結步驟把初步固化物體燒結固化為成型物體。

然而，上述金屬三維物體的打印效率仍然不足，或者其實現難度較大。如果把金屬材料制作為可彎曲的金屬絲狀材料，同時能夠在FDM三維打印機通常設定的溫度（如200℃至300℃）下形成三維物體，這樣會極大地提升金屬三維物體的成型效率。然而，現有的金屬材料無法制作成為絲狀材料，并且這種絲狀材料根本無法彎曲，彎曲的時候非常容易折斷，無法彎曲的后果就是不能夠繞在絲料盤上，因此，其在FDM三維打印機上的應用就受到了明顯的限制。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的主要目的是提供一種三維成型絲料，這種三維成型絲料可以卷曲為盤形而盤繞在FDM三維打印機的絲料盤上，然后通過FDM三維打印機的成型原理在200℃至500℃下即可完成三維物體的成型。

本發明的另一目的是提供一種上述三維成型絲料的制造方法。

本發明的再一目的是利用上述三維成型絲料提供一種FDM三維打印機的成型方法。

本發明提供的三維成型絲料的組份包括:

基材，基材為金屬材料或者陶瓷材料或者玻璃材料，基材占據的重量百分比是60%以上；

粘結劑，粘結劑占據的重量百分比是1%以上；

分散劑，分散劑占據的重量百分比是0.1%以上；