[發明專利]一種新型陶瓷3D打印成型方法

有效

• 申請號: 201810447784.0
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN108585799B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 郭偉明;吳利翔;牛文彬;魏世宏;尹梓紳;林華泰
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/565;C04B35/58;C04B35/584;C04B35/622;B33Y70/10;B33Y10/00
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 楊曉松

本發明公開了一種新型陶瓷3D打印成型方法，其包括以下步驟：將陶瓷的3D結構模型輸入至3D打印機中；在3D打印機中設置兩個料槽，分別為裝有光敏樹脂的料槽A和裝有陶瓷漿料的料槽B；啟動3D打印機開始打印，通過3D打印機控制料槽A利用光敏樹脂打印陶瓷胚體的首層和/或支撐結構，通過3D打印機控制料槽B利用陶瓷漿料打印陶瓷胚體，直至得到陶瓷胚體；對陶瓷胚體進行脫脂和燒結得到陶瓷產品。本發明通過設計陶瓷3D打印機的系統和料槽，采用光敏樹脂打印陶瓷的首層以及支撐結構，解決了陶瓷漿料打印過程中首層成型難的問題，并且，由于光敏樹脂可以直接在脫脂過程中去除，因此，可以實現在打印坯體時不用去除支撐，直接制備復雜形狀陶瓷材料。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，具體涉及了一種新型陶瓷3D打印成型方法。

背景技術

3D打印制造技術是指基于離散材料逐層堆積成形的原理，通過CAD設計數據采用材料逐層累加的方法制造實體零件的技術。相對于傳統的材料去除(切削加工)技術，是一種“自上而下”材料累加的制造方法。3D打印制造技術，解決許多過去難以制造的復雜結構零件的成形，并大大減少了加工工序，縮短了加工周期。而且越是復雜結構的產品，其制造的速度作用越顯著。

陶瓷3D打印基于數字化直接成型，可實現各種復雜形狀陶瓷材料的制備。目前，應用較廣的陶瓷3D打印主要是光固化成型技術(SLA)，也稱作數字光處理技術(DLP)。DLP技術打印陶瓷主要有兩種途徑，即陶瓷固溶于光敏樹脂制備陶瓷漿料進行打印成型，另一種為制備陶瓷前驅體溶液進行打印。陶瓷漿料既可以打印氧化物，也可以打印非氧化物，并且具有更小的收縮率。因此，采用陶瓷漿料進行3D打印制備陶瓷材料作為DLP技術的主流。DLP技術通過對固含陶瓷顆粒的光敏樹脂進行固化，進行逐層打印。

采用DLP技術對陶瓷漿料進行打印時，固含的陶瓷顆粒對陶瓷漿料的固化成型有影響，尤其對于自下往上打印原理的DLP技術，第一層很難在成型托盤上固化成型，然而，第一層的成型程度卻對整體結構的打印成型起到關鍵作用。并且，采用DLP技術的打印成型過程中物體往往需要設計有支撐結構，復雜的支撐結構增加后續支撐結構去除工序的工作量，導致成本升高，效率低下。

發明內容

本發明目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供了一種新型陶瓷3D打印成型方法，解決了陶瓷漿料打印過程中首層成型難的問題，優化了陶瓷3D打印的支撐結構設計，實現了不用去支撐制備復雜形狀陶瓷材料的3D打印。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種新型陶瓷3D打印成型方法，包括以下步驟：

將陶瓷的3D結構模型輸入至3D打印機中；

在3D打印機中設置兩個料槽，分別為裝有光敏樹脂的料槽A和裝有陶瓷漿料的料槽B；

啟動3D打印機開始打印，通過3D打印機控制料槽A利用光敏樹脂打印陶瓷胚體的首層和/或支撐結構，通過3D打印機控制料槽B利用陶瓷漿料打印陶瓷胚體，直至得到陶瓷胚體；

對陶瓷胚體進行脫脂和燒結得到陶瓷產品。

本發明通過設計陶瓷3D打印機的系統和料槽，采用光敏樹脂打印陶瓷的首層以及支撐結構，解決了陶瓷漿料打印過程中首層成型難的問題，并且，由于光敏樹脂可以直接在脫脂過程中去除，因此，可以實現在打印坯體時不用去除支撐，直接制備復雜形狀陶瓷材料。

作為本發明一種改進，所述步驟“啟動3D打印機開始打印，通過3D打印機控制料槽A利用光敏樹脂打印陶瓷胚體的首層和/或支撐結構，通過3D打印機控制料槽B利用陶瓷漿料打印陶瓷胚體，直至得到陶瓷胚體”具體過程為：所述支撐結構設置在陶瓷胚體的下方，先通過3D打印機控制料槽A利用光敏樹脂打印陶瓷胚體的首層和支撐結構，再控制料槽B利用陶瓷漿料打印陶瓷胚體。