[發(fā)明專利]3D打印工件的熱處理方法

有效

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• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN108527868B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董現(xiàn)明;韓成超;秦少伍
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞遠(yuǎn)鑄智能科技有限公司
• 主分類號: B29C64/379
• 分類號: B29C64/379;B29C71/02;B33Y40/20
• 代理公司: 深圳市創(chuàng)富知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44367
• 代理人: 張彬彬

本發(fā)明提供了一種3D打印工件的熱處理方法，在3D打印工件的表面包覆流動狀態(tài)的包裹物，待流動的包裹物固化后，得到由固態(tài)包裹物包覆著的3D打印工件。將包覆著固態(tài)包裹物的3D打印工件進(jìn)行熱處理，從而使其3D打印工件內(nèi)的非晶區(qū)處于高彈態(tài)，以使其內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)力得到釋放，從而保證熱處理后的3D打印工件具備較好的尺寸穩(wěn)定性。包覆在3D打印工件表面的固態(tài)包裹物有效地限制了3D打印工件在熱處理過程中的變形，從而能夠使3D打印工件在原有的輪廓內(nèi)發(fā)生不平衡構(gòu)象向平衡構(gòu)象的轉(zhuǎn)變。上述3D打印工件的熱處理方法尤其適用于高溫?zé)崽幚硪鬃冃蔚?D打印工件的熱處理，操作簡單，效果明顯。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚合物產(chǎn)品的熱處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種3D打印工件的熱處理方法。

背景技術(shù)

隨著3D打印技術(shù)的飛速發(fā)展，3D打印技術(shù)已被廣泛應(yīng)用到諸多領(lǐng)域中。其3D打印是一種快速成形技術(shù)，其工作過程為：先通過計(jì)算機(jī)軟件建立模型，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，從而指導(dǎo)打印機(jī)逐層打印，并將薄型層面堆疊起來，直到一個固態(tài)物體成型。

3D打印是逐層堆積再固化的過程，聚合物各部位冷卻速度極難做到均勻一致。因此，3D打印工件內(nèi)存在較大的內(nèi)應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力是聚合物大分子鏈在熔融過程中形成的不平衡構(gòu)象，這種不平衡構(gòu)象在冷卻固化時不能立即恢復(fù)到與環(huán)境條件相適應(yīng)的平衡構(gòu)象。內(nèi)應(yīng)力的存在不僅使聚合物打印工件在貯存和使用過程中出現(xiàn)翹曲變形和開裂，也影響工件的力學(xué)性能、熱學(xué)性能及外觀質(zhì)量等。

通常將3D打印工件在一定溫度下保持一段時間以消除內(nèi)應(yīng)力。現(xiàn)有技術(shù)中，為了避免高溫處理導(dǎo)致工件變形，通常將熱處理溫度控制在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下，但是由于聚合物在玻璃態(tài)時，分子運(yùn)動的能量較低，內(nèi)應(yīng)力消除不明顯。若將溫度繼續(xù)升高，則必然會導(dǎo)致3D打印工件的變形，然而，目前還未發(fā)現(xiàn)控制3D打印工件高溫?zé)崽幚碜冃蔚姆椒ā?/p>

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有技術(shù)中的3D打印工件高溫?zé)崽幚砣菀鬃冃蔚膯栴}，提供一種3D打印工件的熱處理方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種3D打印工件的熱處理方法：在3D打印工件的表面包覆流動狀態(tài)的包裹物，將流動狀態(tài)的包裹物固化，得到由固態(tài)包裹物包覆著的3D打印工件；

將包覆著固態(tài)包裹物的3D打印工件熱處理，使3D打印工件內(nèi)的非晶區(qū)處于高彈態(tài)；

冷卻熱處理后的3D打印工件，除去包覆在3D打印工件表面的固態(tài)包裹物。

可選地，所述3D打印工件為包含有非晶區(qū)的結(jié)晶聚合物或非晶聚合物。

可選地，所述3D打印工件為包含有非晶區(qū)的結(jié)晶聚合物，所述熱處理的溫度大于結(jié)晶聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，且小于結(jié)晶聚合物的粘流溫度。

可選地，所述結(jié)晶聚合物包括聚醚醚酮及其復(fù)合材料、尼龍及其復(fù)合材料、聚對苯二甲酸乙二醇酯及其復(fù)合材料的一種或多種。

可選地，所述3D打印工件為非晶聚合物，所述熱處理的溫度大于所述非晶聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，且小于所述非晶聚合物的粘流溫度。

可選地，所述包裹物包括石膏乳、水玻璃及硅溶膠的一種或多種。

可選地，所述熱處理包括空氣加熱、輻射加熱、液體加熱及感應(yīng)加熱的一種及多種。

可選地，所述“將流動狀態(tài)的包裹物固化”之前還包括：

對流動狀態(tài)的包裹物除氣。

可選地，所述“除去包覆在3D打印工件表面的固態(tài)包裹物”包括：

對固化后的3D打印工件進(jìn)行敲打或者高壓沖洗或者化學(xué)溶劑溶解腐蝕，使固態(tài)的包裹物脫落。

可選地，所述熱處理的升溫速度為20-200℃/h，到達(dá)熱處理溫度后，保溫時間為1-5h。