[發明專利]一種3D打印石膏制品的后處理工藝

有效

• 申請號: 201710801108.4
• 申請日: 2017-09-07
• 公開（公告）號: CN107417299B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 唐明亮;葉玉秋;沈曉冬;湯兵;鄭海;黃揚洋;董旭陽
• 申請（專利權）人: 南京工業大學;江蘇薄荷新材料科技有限公司
• 主分類號: C04B41/65
• 分類號: C04B41/65;C04B28/14;B33Y80/00
• 代理公司: 北京市領專知識產權代理有限公司 11590
• 代理人: 林輝輪

本發明涉及一種3D打印石膏制品的后處理工藝，將粘結劑噴射3D打印成型的石膏制品，通過溶液浸漬固化、微波快速干燥等工藝，獲得的成品的強度較傳統干燥處理工藝提高一倍以上，后處理時間也大幅度降低，解決了現有工藝中3D打印石膏力學性能差、后處理成本高、干燥時間長等問題。本發明的處理工藝，提高了3D打印石膏的力學性能，降低了后處理成本，縮短了后處理時間。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，特別涉及一種以粘結劑噴射成型(3DP)的3D打印石膏制品的后處理工藝。

背景技術

3D打印技術(又稱增材制造技術)是一種以材料累加為基本特征，以直接制造零部件為目標，具有廣闊發展前景的快速制造技術，被譽為制造業的一場革命。以粘結劑噴射3D打印工藝打印的石膏制品由于能夠實現全彩打印，是模型、模具打印的最主要工藝。目前，傳統的粘結劑噴射3D打印石膏工藝主要包括，制品打印、烘干和固化劑噴涂等工序。該工藝主要存在三個問題，一是，由于打印過程噴射的粘結劑中含水量很低，導致3D打印石膏粉中的半水石膏僅能部分水化，石膏打印制品的結構主要依靠粘結劑的粘結來維持，力學性能低，不到5MPa，極易破碎；二是，目前，石膏3D打印系統烘干工藝采用的是發熱管烘烤或鼓熱風來進行干燥，不僅烘干效率低并且烘干厚壁打印制品時容易發生開裂；三是，為了提高烘干后制品的力學性能，會在制品表面涂抹一層高分子固化劑。一般固化劑的價格超過1000元/L，大幅度增加了3D打印石膏制品的成本。并且，固化劑僅增強了制品的表面力學性能，制品內部強度依然很低。

以上問題，嚴重制約了石膏3D打印工藝的推廣應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種3D打印石膏制品的高效后處理工藝，以提高3D打印石膏制品的力學性能，縮短后處理時間，降低后處理成本。

為實現上述目的，本發明提供以下的技術方案：

一種3D打印石膏制品的后處理工藝，將粘結劑噴射3D打印成型的石膏制品浸泡于促水化溶液5-30分鐘，取出后放入微波干燥箱進行干燥，即得成品。

進一步，所述促水化溶液為氯化鈣、硝酸鈣、硫酸鈉、硫酸鋁、硫酸鎂等含有大量Ca²⁺或SO₄^2-的溶液的一種，Ca²⁺或SO₄^2-濃度≥0.2mol/L。

進一步，所述微波干燥箱的設置溫度為60-110℃。

采用以上技術方案的有益效果是：本發明一種3D打印石膏制品后處理工藝，主要通過兩個方面提高了3D打印石膏的力學性能，降低后處理成本，縮短處理時間。一是，通過將3D打印制品在含有高濃度Ca²⁺或SO₄^2-的促水化溶液中浸漬一段時間，3D打印制品在與溶液接觸的過程中，制品中未水化的半水石膏粉體材料在高濃度Ca²⁺或SO₄^2-的作用下，產生很大的過飽和度，能夠促使二水硫酸鈣晶體的快速成核和生長，從而使得打印制品中大部分未水化的半水石膏快速水化，水化形成大量二水石膏晶體之間相互交錯并且填充于制品的空隙，形成一個穩定、致密的微觀結構(見圖2)，使得制品力學性能大幅度增加；二是，微波加熱干燥方式，能夠實現厚壁、復雜結構3D打印石膏制品的均勻、快速干燥，大幅度縮短打印周期。并且，石膏孔隙中硫酸鈣飽和溶液中水分的快速蒸發，溶液中硫酸鈣濃度快速提高，形成極大的過飽和度，又促進了二水石膏晶體數量的增加和生長速率的提高，有利于制品力學性能的提升。

附圖說明

圖1為實施例1制品打印后直接鼓風干燥獲得的3D打印石膏制品的掃描電鏡圖；

圖2為實施例1制品打印后經過浸泡處理并以微波干燥獲得的3D打印石膏制品的掃描電鏡圖。

具體實施方式