[發(fā)明專利]一種基于粉末粘結(jié)式3D打印的仿真太湖石制作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711324212.5
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108044763A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李暢
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州科技大學(xué)
• 主分類號: B28B1/00
• 分類號: B28B1/00;B28B11/24;C04B28/26;B33Y10/00;B33Y70/00;C04B111/54
• 代理公司: 蘇州廣正知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32234
• 代理人: 翟丹丹

1.一種基于粉末粘結(jié)式3D打印的仿真太湖石制作方法，其特征在于：包括如下步驟：

a）3D模型制作：確定所需制作仿真太湖石的尺寸規(guī)格，運用3D建模軟件建立仿真太湖石的三維數(shù)據(jù)模型，并根據(jù)太湖石外形特征進(jìn)行修正和優(yōu)化，導(dǎo)出STL數(shù)據(jù)格式；如需對實物太湖石進(jìn)行仿制，可先通過相位差3D激光掃描儀或脈沖式3D激光掃描儀進(jìn)行3D激光掃描獲取實物太湖石的三維數(shù)據(jù)，建立3D模型，再根據(jù)太湖石外形特征進(jìn)行修正和優(yōu)化，導(dǎo)出STL數(shù)據(jù)格式；

b）3D打印基料制備：

（1）填料制備：收集造型不佳的小塊太湖石或碎屑作為原料，通過破碎機(jī)粉碎至5-25mm碎料，再放入球磨機(jī)加工至5-30μm石粉，最后放入150℃烘箱烘烤15分鐘，去除水份，所述太湖石原料密度為2.125-2.6噸/m3，硬度約為3H，含泥量為0.0001%，顏色為暗紅色、白色、黑色、灰色中的一種或多種,其中碳酸鈣含量為60-85%，并含碳酸鎂、氧化鈣、氧化錳及二氧化硅中的一種或多種； （2）復(fù)合粉料制備：按重量份數(shù)計，將填料100-150份、硫鋁酸鹽水泥30-50份、水玻璃5-10份、硬石膏1-10份，無堿水泥速凝劑粉末1份、減水劑粉末1份送干粉攪拌機(jī)進(jìn)行混合攪拌，得到混合均勻的復(fù)合粉料，攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為1000-2000r/m之間，時間在30-60s，攪拌溫度為常溫，其中所述硫鋁酸鹽水泥膠凝材料，其成份包括硫鋁酸鈣29.35%、硅酸二鈣38.06%、游離石膏13.64%、鐵鋁酸四鈣5.08%、游離石灰1.84%；其中所述減水劑為萘系減水劑、氨基磺酸鹽減水劑和聚羧酸鹽減水劑中的一種或多種；

（3）基料制備：將二氧化硅含量為55-65%，密度為2.54-2.60g/cm3高嶺土中放入球磨機(jī)加工至20-30μm的石粉，按質(zhì)量比1:10-15將復(fù)合粉料與高嶺土進(jìn)行不均勻簡單混合，制成仿真太湖石的3D打印基料；

c）步驟三：實物3D打印：

（1）上料：采用3D粉末粘結(jié)技術(shù)進(jìn)行仿真太湖石打印，選擇雙料槽和雙噴頭的3D打印機(jī)，分別將已經(jīng)制備的3D打印基料和水加入到料槽中；

（2）打印：啟動3D打印機(jī)，導(dǎo)入仿真太湖石3D模型的STL數(shù)據(jù)格式，按照1:1的比例進(jìn)行打印，根據(jù)3D模型STL數(shù)據(jù)的分層截面結(jié)構(gòu)噴打印基底和水，程序是先噴一層3D打印基料粉末，再噴一層水，以相互交替方式進(jìn)行，直至模型打印完成;

d）步驟四：胚體后期處理：

（1）胚體促凝：靜置3D打印的仿真太湖石胚體2-3h，使粉末狀的3D打印基料中太湖石填料、粘結(jié)劑和添加劑之間通過充分水化反應(yīng)、交聯(lián)作用和分子間作用力固化完全，在仿真太湖石胚體初凝后，可通過真空干燥和紫外光照射等外加措施強(qiáng)化其硬度并加速其凝結(jié)時間，當(dāng)仿真太湖石胚體表面凝結(jié)硬化后，采用人工刷除或氣壓清潔的方法清除胚體中的多余粉末；

（2）胚體塑形：配置5-15%比例的稀鹽酸溶液，使用熱水高壓水槍沖刷仿真太湖石胚體表層，將胚體表面不均勻分布的高嶺土去除，同時反復(fù)沖刷胚體孔洞部分，通過水壓沖刷和鹽酸腐蝕形成粒體腔孔隙、溶蝕孔隙和皺紋，其中高壓水槍壓力為10-25Mpa，水溫為15-25℃；

（3）胚體打磨：采用注水式氣動水磨機(jī)打磨仿真太湖石胚體，先用500#金剛石軟磨片將胚體表面尖銳部分磨圓，再用1200#金剛石軟磨片將胚體表面整體精磨至清晰顯示胚體的紋路、孔隙，表面細(xì)膩、光滑和有微弱的光澤度為止；

（4）胚體噴砂：用清水沖洗打磨后的仿真太湖石胚體，待其自然干后采用吸水式噴砂、壓入式噴砂和液噴砂中的一種或幾種方式對胚體進(jìn)行整體噴砂，形成表面磨砂效果；

（5）胚體保護(hù)：清潔噴砂后的仿真太湖石胚體，采用噴涂、浸泡、布擦、毛刷中的一種或幾種方式在胚體上附加保護(hù)液，保護(hù)液為丙烯酸型防護(hù)劑、硅丙型防護(hù)劑、硅樹脂型防護(hù)劑、有機(jī)硅型防護(hù)劑、氟硅型防護(hù)劑中的一種或多種。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于粉末粘結(jié)式3D打印的仿真太湖石制作方法，其特征在于：所述步驟a中3D仿真太湖石尺寸規(guī)格為長、寬、高在0.05-0.2m為小型供石，在0.21-0.65米為中型供石，在0.66-1m為大型觀賞石，1m以上為超大型觀賞石。