[發明專利]一種自動修平的噴墨3D打印材料的配方及其制備方法

在審

• 申請號: 201710013092.0
• 申請日: 2017-01-09
• 公開（公告）號: CN106700729A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 金榮;侯光宇;龍登蓮
• 申請（專利權）人: 北京彩韻數碼科技有限公司
• 主分類號: C09D11/30
• 分類號: C09D11/30;C09D11/38;B29C64/112;B33Y10/00
• 代理公司: 北京東方芊悅知識產權代理事務所(普通合伙)11591
• 代理人: 陳益奇

技術領域

本發明屬于噴墨打印技術領域，具體涉及一種自動修平的噴墨3D打印材料的配方及其制備方法。

背景技術

3D打印機用于商業已有大約30年歷史了，對相關領域的專業人士而言早已不再是新鮮技術。在過去30年里，它已經被設計師、工程師以及科學家用來制造一次性的機械產品以及模型。有了3D打印機，我們可以將自己想象出來的任意物品在電腦中建立模型，通過打印機將其化為實物。不同種類的3D打印技術因所用成型材料不同，成型原理和系統特點也各有不同，但是其基本原理都是一樣的，那就是“分層制造，逐層疊加”。目前3D打印技術主要包括噴墨式、容積成型式和激光燒結式。噴墨3D打印技術可以通過噴頭將主材料按設定的模型噴出，根據設定還可以在同一個模型中選擇不同的材質和不同的著色劑，使一個模型根據需要可選擇不同材質和色彩。噴墨3D打印機操作簡單，選材廣泛，得到了飛速發展。市場上現有的噴墨3D 打印機都是通過打印噴頭噴射出所有模型所需材料，材料包括主材料和支撐材料，如果需要打印彩色模型可以根據需要在噴頭材料中加入不同顏色的著色劑，噴出的材料含有光引發劑，在光照的條件下光引發劑引發反應固化反應，這種固化反應就跟蓋房子一樣，一層一層累積起來成型，最后通過后處理把支撐材料去掉以得到所需要的模型，如以色列Objet公司的3D打印機。這種技術缺陷表現為每層累積的墨點因打印頭分辨率的不足而始終會形成線條形凸起，線條與線條之間總是存在明顯的凹陷。由于后期支撐材料的去除工藝繁瑣，這極大影響了3D噴墨打印機的工作效率。所有材料都從噴頭噴出，由于噴頭噴孔的限制，只能選擇分子量較小的主材料，這也限制了主材料的選擇范圍。

傳統的激光固化工藝采用激光輻射燒結固化原理，即將所需的所有固化材料放到一個支撐臺或者液槽中，通過輻射固化形成所需形狀，但是該混合物只能是單一材質、單一顏色，而且由于激光固化操作條件要求高，選材范圍窄。由于這種工藝采用的是輻射燒結固化原理，與引發劑引發光固化原理生成的模型彈性、硬度及光澤等材料特性欠佳，這些缺陷極大的束縛了3D打印技術的發展。

針對現有技術存在的不足，提出本發明。

發明內容

本發明的目的是提供一種自動修平的噴墨3D打印材料的配方及其制備方法，該打印材料分為噴射材料和成型材料，打印層因在成型材料的液態下打印，打印時噴頭噴出來的墨點在紫外燈的照射下，與液槽中成型材料固化成型后，固化的固體通過支撐臺下降至液態成型材料的液面以下重新打印第二層，這就使噴頭噴出的墨點始終處在一個平面上，解決了現有技術中產品表面不平的問題，而且不需要噴頭打印支撐材料，液槽不接觸噴射材料的地方不引發反應，始終處在液態，避免了后期對支撐材料的處理，極大的提高了打印效率。打印時，噴射材料可以根據需要選擇不同的材質和不同的顏色，加入相應的墨盒中，通過打印設置，實現多種材質一體化的彩色打印。成型材料不需要經過噴頭，這就擴大了這部分成型材料的選擇范圍，只要是液態的紫外固化的單體及低聚物都可以作為成型材料。

為實現上述發明目的，本發明的技術方案是：一種自動修平的噴墨3D打印材料的配方，包括噴射材料和成型材料：

所述噴射材料為3D打印機噴頭噴出的材料，按重量份所述噴射材料的組分包括：

光引發劑1-10

紫外光固化的不飽和單體75-98

表面活性劑0.1-1

所述成型材料為液槽中用于提供液態平面的材料，同時當噴頭向液槽支撐臺上按照打印設置的形狀噴射噴射材料時，噴射材料與支撐臺上的成型材料接觸混合的部分在紫外光照射下引發固化反應成型，不接觸的部分仍為液態，按重量份所述成型材料的組分包括：

紫外光固化的不飽和單體98-99.9

表面活性劑0.1-2

噴射材料與成型材料在模型中的組分配比主要由噴射材料和成型材料的中含有的紫外光固化的不飽和單體的固化速度決定的，一般噴射材料的固化速度比成型材料的固化速度要快一些，所以按重量份噴射材料為60-80，成型材料為40-20。

進一步的，噴射材料還包括著色劑，按重量份所述著色劑加入量不高于5。

進一步的，通過改變噴射材料中紫外光固化的不飽和單體的種類，調配多種材質的噴射材料，并在調配的各噴射材料中加入相應的著色劑，調配成所需的材質和相應色彩的噴射材料。

進一步的，噴射材料中的光引發劑為：1-羥基-環己基-苯基甲酮，2-苯基芐-2-二甲基胺-1-(4-嗎啉芐苯基)丁酮，雙(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化磷、異丙基硫雜蒽酮中的一種或多種的混合物。