[發明專利]一種3D打印金屬材料及制備方法

在審

• 申請號: 201711280645.5
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN108004454A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 陳希
• 申請（專利權）人: 廣州智翼科技有限公司
• 主分類號: C22C30/06
• 分類號: C22C30/06;C22C1/02;B33Y70/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 楊靜安

本發明提供一種3D打印金屬材料，包括硼0.005％?0.05％；銻0.01％?0.3％；鎂0.01％?0.1％；銅0.005％?0.1％；鈦0.001％?0.05％；銀0.0001％?0.1％；余量為同比例的鋁和鋅。本發明還提供一種3D打印金屬材料的制備方法。本發明以鋁鋅為基體，添加硼、銻、鎂、銅、鈦、銀等材料，可實現低溫的桌面式打印，耗能少，且材料本身不含有塑料，具有較好的金屬性，強度高，導電性能良好，且耐腐蝕可重復利用。避免了目前現有的3D打印的材料，打印過程耗能巨大，材料不耐腐蝕、不能重復利用，導電性不佳，機械強度不足的問題。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，具體地說，涉及一種3D打印金屬材料 及制備方法。

背景技術

3D打印(3DP)即快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基 礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物 體的技術。

3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。常在模具制造、工 業設計等領域被用于制造模型，后逐漸用于一些產品的直接制造，已經有 使用這種技術打印而成的零部件。該技術在珠寶、鞋類、工業設計、建筑、 工程和施工(AEC)、汽車，航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信 息系統、土木工程、槍支以及其他領域都有所應用。

日常生活中使用的普通打印機可以打印電腦設計的平面物品，而所謂 的3D打印機與普通打印機工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普 通打印機的打印材料是墨水和紙張，而3D打印機內裝有金屬、陶瓷、塑料、 砂等不同的“打印材料”，是實實在在的原材料，打印機與電腦連接后， 通過電腦控制可以把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍 圖變成實物。通俗地說，3D打印機是可以“打印”出真實的3D物體的一 種設備，比如打印一個機器人、打印玩具車，打印各種模型，甚至是食物 等等。之所以通俗地稱其為“打印機”是參照了普通打印機的技術原理， 因為分層加工的過程與噴墨打印十分相似。這項打印技術稱為3D立體打印 技術。

3D打印存在著許多不同的技術。它們的不同之處在于以可用的材料的 方式，并以不同層構建創建部件。3D打印常用材料有尼龍玻纖、耐用性尼 龍材料、石膏材料、鋁材料、鈦合金、不銹鋼、鍍銀、鍍金、橡膠類材料。

FDM是“Fused Deposition Modeling”的簡寫形式，即為熔融沉積成型。 搞懂FDM成型技術，首先我們需要轉變思維。通常2D打印是在一張紙上 (一個平面上)完成打印，而3D打印是完成一個立體模型的打印。FDM， 通俗來講就是利用高溫將材料融化成液態，通過打印頭擠出后固化，最后 在立體空間上排列形成立體實物。

熔融沉積成型的原理如下：加熱噴頭在計算機的控制下，根據產品零 件的截面輪廓信息，作X-Y平面運動，熱塑性絲狀材料由供絲機構送至熱 熔噴頭，并在噴頭中加熱和熔化成半液態，然后被擠壓出來，有選擇性的 涂覆在工作臺上，快速冷卻后形成一層大約0.127mm厚的薄片輪廓。一層 截面成型完成后工作臺下降一定高度，再進行下一層的熔覆，好像一層層 畫出截面輪廓，如此循環，最終形成三維產品零件。

FDM是目前3D打印機使用較廣的技術，同時FDM成型技術已被 Stratasys公司注冊專利。基于FDM成型技術的機型在中國甚至世界3D打 印機市場占有較大的比例。較為著名的FDM 3D打印機有MakerBot Replicator系列、3D Systems的Cube系列、太爾時代UP系列、弘瑞3D打 印機等。

當然，作為成型技術的FDM同其它成型技術相比有其固有的優缺點。 優點：成型精度高、打印模型硬度好、多種顏色。缺點：成型物體表面粗 糙。

現有的3D打印的材料均為粉末狀，粉末在生產環節中對于制備的工藝 的要求相對復雜且輔料、輔材用量較多，例如需要氬氣、氮氣、激光等配 合進行使用，且生產時要在高溫環境下進行密封式甚至真空環境下進行制 備，制備條件要求苛刻，成品率低，電力消耗巨大。