[發明專利]一種3D打印陶瓷材料兩步光固化成型方法

在審

• 申請號: 201810036965.4
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN109485436A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 王欣雨;李博
• 申請（專利權）人: 杭州創屹機電科技有限公司
• 主分類號: C04B35/632
• 分類號: C04B35/632;C04B35/634;C04B35/638;C04B33/13;C04B35/10;C04B35/48;B28B1/00;B33Y70/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明涉及3D打印技術領域，公開了一種3D打印陶瓷材料兩步光固化成型方法。該方法包含以下步驟：1）配置3D打印漿料；2）將漿料裝入3D打印機進行打印；3）采用高壓汞燈對漿料進行第一次光固化；4）第一次固化結束3?11min后，采用低壓汞燈對漿料進行第二次光固化，得到陶瓷生坯；5）將陶瓷生坯進行預排樹脂后，進行燒結，得到陶瓷成品。該方法操作簡單，成本較低，制備效率高，有效降低了時間成本和人力成本，所得產品陶瓷顆粒分散均勻、表面光潔度好，提高了陶瓷產品的可靠性，是一種適于實際生產的3D打印陶瓷材料的成型方法。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，尤其涉及一種3D打印陶瓷材料兩步光固化成型方法。

背景技術

陶瓷材料，有著悠久且成熟的傳統制備工藝，新的3D打印成型技術的出現使得陶瓷生產和制造緊跟著科技的發展而創新，給陶瓷的制備提供了一種新的成型思路，使得制備過程由原來的減材制作變成了增材制作，改變了陶瓷生產制備需要模具和機加工等切削設備來生產的傳統成型工藝。使用3D打印制備陶瓷制品的成型方法主要有加熱固化、氧化固化和光固化，其中光固化成型固化速度快，能量利用率高，有機揮發分少，是一種節能環保高效的固化成型方法。

申請號為201610895873.2的中國專利公開了一種用于光固化陶瓷3D打印的膠粘劑、其制備方法和應用，。用于光固化陶瓷3D打印的膠粘劑包括如下重量百分含量的下列組分：陶瓷粉體60-85％；光固化樹脂5-14％；丙烯酸酯單體5-18％；UV光引發劑1-5％；其他助劑1-3％，采用光固化膠粘劑3D打印陶瓷，是陶瓷加工成型領域一項超前的技術，此過程不需要機械加工或模具開模，只需利用一臺紫外光數字成型技術的3D打印機，就可以直接從計算機圖形數據中生成形狀特別復雜、圖形特別精致的陶瓷構件，從而極大地縮短產品的研制周期。但是該方法主要存在著：成品不均勻、燒結后產品尺寸精度差以及制備成本高的技術缺陷，成為了本領域技術人員亟待解決的問題。

申請號為201710048156.0的中國專利公開了一種基于光固化成型的3D打印制備氮化硅陶瓷的方法，，所述組合物的原料包括：氮化硅陶瓷粉體、單體、光引發劑、分散劑、表面改性劑和消泡劑；所述單體選自：聚氨酯丙烯酸酯、聚氨酯六丙烯酸酯、季戊四醇丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯以及聚氨酯二丙烯酸酯中的一種或多種。但是丙烯酸酯光引發后，收縮率較大，因此固化后陶瓷坯體內孔隙率大，內應力大，不利于后期燒結，而且光固化成型速度快，因此表面不易流平，仍存在許多問題。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種3D打印陶瓷材料兩步光固化成型方法，采用兩種固化體系的樹脂及光引發劑，并分步固化，所得產品均勻，孔隙率小，燒結后不易開裂。

本發明的具體技術方案為：該方法包含以下步驟：

1）配置3D打印漿；

2）將漿料裝入3D打印機進行打印；

3）采用紫外長波波段對漿料進行第一次光固化；

4）第一次固化結束3-11min后，采用紫外短波波段對漿料進行第二次光固化，得到陶瓷生坯；

5）將陶瓷生坯進行預排樹脂后，進行燒結，得到陶瓷成品。

本發明首先采用長波固化，穿透力強，適于有色厚膜層快速固化，支撐打印出的陶瓷填料不坍塌，長波固化后，內部支撐作用良好，內部漿料和表面仍具有一定流動性，能夠填充收縮造成的空隙，降低孔隙率，再短波固化，適于表面固化，因此，表面流平，并且能夠降低內應力，有利于后期排膠燒結，產品表面平滑。

作為優選，所述步驟3）中紫外光源采用高壓汞燈。

作為優選，所述步驟3）中高壓汞燈裝配340nm濾光片。