[發明專利]單組份陶瓷3D打印擠出成型材料及其使用方法

在審

• 申請號: 201710090815.7
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN106810201A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 李志興
• 申請（專利權）人: 醴陵市陶瓷3D打印研究所
• 主分類號: C04B33/13
• 分類號: C04B33/13;B28B1/00;B33Y10/00;B33Y70/00
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所31251
• 代理人: 王法男

技術領域

本發明涉及一種3D打印材料及其使用方法，尤其是單組分陶瓷3D打印擠出成型材料及其使用方法，屬于3D打印技術領域。

背景技術

3D打印技術是目前一種新興快速成型技術，它是一種以數字模型文件為基礎， 運用粉末狀材料、絲狀、膏體狀等材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。隨著3D打印技術的發展和應用，材料成為限制3D打印技術未來走向的關鍵因素之一，目前3D打印材料主要包括高分子材料、金屬材料、無機非金屬材料和食品材料等。

陶瓷3D打印工藝采用的原材料為陶瓷粉末或陶瓷漿料，而成型技術及工藝，目前分為直接成型和間接成型兩種成型方法，直接成型采用選擇性激光燒結成型，直接得到陶瓷產品， 成型速度快， 精度高， 但能耗高，對材料和打印機的要求高，因而成本高昂，不利于3D打印的大規模推廣和使用；間接成型采用高分子材料作為載體對陶瓷顆粒包覆， 在打印時進行加熱， 高分子材料熔融后進行粘結成型，再通過脫脂、 排塑、 燒結等后續工藝得到陶瓷產品， 成型條件溫和， 成本較低， 但后續工藝復雜，成型周期長，且精度較差。因此，找到一種新的材料和成型方法是解決上述問題的有效辦法之一。

通過對國內專利進行檢索，發現有相關專利，舉例如下：

1.專利申請號CN201510907610.4，名稱為“一種陶瓷料漿及陶瓷材料3D打印成型方法”的發明專利公開了一種陶瓷料漿及陶瓷材料3D打印成型方法，其中陶瓷料漿由分散相和連續相組成；所述分散相為陶瓷粉體或陶瓷粉體和助劑的組合；所述連續相由分散介質、分散劑和粘結劑組成，所述分散介質為莰烯；該陶瓷料漿解決了現有技術中3D打印材料質量不穩定、品種較為單一、難以打印復雜和高強度產品的問題，提高了3D打印材料的質量和強度，實現了復雜和高強度產品的3D打印，同時豐富了3D打印材料的種類。

2.專利申請號CN201510982232.6，名稱為“一種陶瓷材料的3D打印成型方法”的發明專利公開了一種陶瓷材料的3D打印成型方法，本發明是采用直接成型的方法對粘土材料進行3D打印成型得到，利用粘土本身具有的塑性和粘結性，直接將粘土材料用3D打印機進行打印成型得到陶瓷的坯體，然后進行燒結得到陶瓷產品，該成型方法打印得到的陶瓷產品具有成本低廉，精度高，方法簡單，易于工業化生產的優點，促進了3D打印成型技術在生活中的推廣應用，具有廣闊的市場前景。

以上專利雖然都涉及到陶瓷3D打印材料和成型方法，但都無法避免打印過程中脫脂、 排塑等處理工藝，存在步驟多，成型周期長，精度差等缺陷，因此需要改進。

發明內容

本發明針對目前陶瓷采用3D打印激光燒結成型存在能耗高，對材料和打印機的要求高的缺陷以及采用有機粘結成型陶瓷具有的工藝復雜和含有有機雜質的缺點提出了一種單組分陶瓷3D打印擠出成型材料及其使用方法。

本發明為解決上述問題所采用的技術手段為：一種單組分陶瓷3D打印擠出成型材料，材料組分包括陶泥、仙水、水玻璃、羧甲基纖維素、減水劑和水，材料形狀為膏體狀。

進一步地，材料中各組分的質量含量為：67%—77%陶泥、1%—3%仙水、1%—3%水玻璃、1%—3%羧甲基纖維素、1%—3%減水劑、17%—27%水。

進一步地，陶泥為包括高嶺石、水白云母、蒙脫石、石英和長石的普通陶土。

進一步地，將材料各組分按比例稱取后加入攪拌機內充分攪拌均勻后加入球磨機中進行球磨即得到膏體狀擠出成型材料。

進一步地，球磨的時間為24小時或24小時以上。

一種單組分陶瓷3D打印擠出成型材料的使用方法，將膏體狀陶瓷漿料裝在儲料罐中，用輸送管道將儲料罐與3D打印機聯接，打印陶瓷坯體，將坯體自然干燥后烘干，將坯體進行后期處理，將坯體進行燒結冷卻，即得到所需的陶瓷產品。

進一步地，打印陶瓷坯體即將計算機中設計好的三維模型信息轉換成加工代碼，發送至3D打印機打印，得到陶瓷坯體。

進一步地，將坯體自然干燥后烘干即將陶瓷坯體自然干燥24小時或24小時以上，再放入烘房中烘干。

進一步地，將坯體進行的后期處理包括修坯、洗水、上釉。

進一步地，將坯體進行燒結冷卻即將后期處理過的陶瓷坯體按照設定好的燒成曲線燒結，然后進行冷卻。

本發明的有益效果是：

使用本發明的材料和方法打印時不需要單獨進行脫脂排膠，因而處理的步驟少、成型周期短，形成的產品質量均勻、精度高。

具體實施方式

下面通過實施例對本發明作進一步說明。