[發(fā)明專利]一種制備多區(qū)域復(fù)合材料3D打印方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010152848.1
• 申請(qǐng)日: 2020-03-06
• 公開（公告）號(hào): CN111203541A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇紹華;朱明露;鄔均文;王明喜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇精研科技股份有限公司
• 主分類號(hào): B22F3/115
• 分類號(hào): B22F3/115;B22F3/10;B22F1/00;B33Y10/00;B33Y70/10
• 代理公司: 常州易瑞智新專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32338
• 代理人: 周浩杰

本發(fā)明涉及一種制備多區(qū)域復(fù)合材料3D打印方法，S1、喂料制備：將多種原料粉末分別與粘結(jié)劑混合密煉，并制備形成多種相應(yīng)的喂料；S2、生胚打印：3D打印機(jī)包括多個(gè)可切換，且用于放置喂料及可向打印臺(tái)擠出熔融的喂料的打印工作頭；將多種喂料分別放入對(duì)應(yīng)的打印工作頭內(nèi)；3D在打印中根據(jù)打印模型，控制不同區(qū)域選用放置不同喂料的打印工作頭進(jìn)行打印；從而獲得生胚S3、脫脂：將生胚進(jìn)行脫脂，獲得脫脂件；S4、燒結(jié)：將脫脂件進(jìn)行燒結(jié)形成最終產(chǎn)品；本發(fā)明通過多個(gè)打印工作頭，可實(shí)現(xiàn)多元材料打印和間接打印相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)材料的多重搭配，打破傳統(tǒng)的復(fù)合材料的局限性，使產(chǎn)品的性能和外觀可塑性更好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及適用于金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)零部件的制造方法，特別涉及制備多區(qū)域復(fù)合材料的3D打印方法。

背景技術(shù)

3D打印是增材制造技術(shù)的典型應(yīng)用，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用特殊蠟材、塑料等可粘結(jié)劑為原料，先用三維造型軟件在計(jì)算機(jī)生成部件的三維實(shí)體模型，而后用分層軟件對(duì)其進(jìn)行分層處理，即將三維模型分成一系列的層，將每一層的信息傳送到成型機(jī)，通過液化、粉末化、絲化的固體材料逐層打印出產(chǎn)品。

多材料的混合3D打印方式能夠創(chuàng)造一個(gè)本身具有不同屬性的產(chǎn)品而無需組裝，其目的是通過減少制造產(chǎn)品的步驟來提高效率。與單一材料3D打印相比，它可以一次制造擁有有多種的功能或物理屬性的產(chǎn)品，而不需要再把各種部件組裝起來。多材料混合加快了擁有日益復(fù)雜部件的產(chǎn)品推向市場(chǎng)的速度，并可以精確計(jì)算所需的原材料數(shù)量，減少了生產(chǎn)浪費(fèi)。而在柔性機(jī)器人、輕質(zhì)結(jié)構(gòu)和靈活電子設(shè)備等領(lǐng)域，多材料混合3D打印技術(shù)正在掀起一場(chǎng)前所未有的革命。

但是針對(duì)于金屬、陶瓷材料領(lǐng)域的多材料打印技術(shù)鮮有報(bào)道，相比于傳統(tǒng)的單一金屬陶瓷打印，塑料基的多材料混合打印產(chǎn)品具有更廣闊的應(yīng)用前傾，也更符合社會(huì)的生產(chǎn)和生活需要，因此開發(fā)一種適用于金屬、陶瓷材料的多元材料體系3D打印方法是非常有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種制備多區(qū)域復(fù)合材料3D打印方法，該方法間接打印和粉末燒結(jié)成型相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)材料的多重搭配，打破傳統(tǒng)的復(fù)合材料的局限性，可適用于多區(qū)域材料產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，可極大的提高產(chǎn)品界面強(qiáng)度性能和外觀可塑性更好。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：本發(fā)明包括如下步驟：

S1、喂料制備：將多種原料粉末分別與粘結(jié)劑混合密煉，并制備形成多種相應(yīng)的喂料；

S2、生胚打印：3D打印機(jī)包括多個(gè)可切換，且用于放置喂料及可向打印臺(tái)擠出熔融的喂料的打印工作頭；將多種喂料分別放入對(duì)應(yīng)的打印工作頭內(nèi)；3D在打印中根據(jù)打印模型，控制不同區(qū)域選用放置不同喂料的打印工作頭進(jìn)行打印；從而獲得生胚

S3、脫脂：將生胚進(jìn)行脫脂，獲得脫脂件；

S4、燒結(jié)：將脫脂件進(jìn)行燒結(jié)形成最終產(chǎn)品；

所述述原料為金屬粉或陶瓷粉；

所述粘結(jié)劑為聚甲醛、聚乙烯、石蠟、聚丙烯、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯中的一種或兩種以上的組合。

上述多種原料分別為316L和AL₂O₃；或分別為316L和ZrO₂；或分別為316L和TC4；或分別為316L、17-4PH和AL₂O₃；或分別為TC4和ZrO₂。

各原料分別與粘結(jié)劑按照9:1的比例進(jìn)行混合密煉。

上述打印工作頭包括料倉(cāng)、進(jìn)料管、進(jìn)料螺桿、加熱套和噴嘴；料倉(cāng)的出口與進(jìn)料管的進(jìn)口連接相通，進(jìn)料管的出口與噴嘴的進(jìn)口連接相通；進(jìn)料螺桿設(shè)置在進(jìn)料管內(nèi)，且用于將料倉(cāng)內(nèi)的喂料輸送到噴嘴內(nèi)并將喂料從噴嘴擠出；所述加熱套套設(shè)在進(jìn)料管的外部，且用于熔融進(jìn)料管內(nèi)的喂料；噴嘴的出口直徑為0.01mm～2mm。