[發明專利]一種3D打印產品及其制備方法

有效

• 申請號: 202111008243.6
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113699454B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 尹衍軍;駱書虎;闞鑫鋒;陳超;高鵬飛
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學;江蘇科技大學海洋裝備研究院
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/42;C22C38/44;B22F1/00;B33Y70/10;B33Y80/00;B22F3/20
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 金詩琦

一種3D打印產品及其制備方法。本發明公開了一種3D打印產品，由3D打印復合絲材制成，3D打印復合絲材包含以下質量百分數的元素：C：0.01～0.03％，Si：0.1～1％，Mn：0.1～2％，P：0.01～0.04％，S：0.01～0.03％，Cr：16～18％，Cu：0.1～1.0％，Ni：10～12％，Mo：2～3％，其余為Fe及雜質。本發明還公開了一種3D打印產品的制備方法。本發明提高了3D打印的穩定性，用于3D打印的復合絲材剛度和強度較高，燒結穩定性好3D打印產品的表面光滑且有光澤；所制得的3D打印復合絲材適用于市售的多種打印機，適配性較高，使用方便，經濟價值高；SEBS、SBS和石蠟、棕櫚蠟有較好相溶性，促進了粉末分布均勻。

技術領域

本發明涉及增材及其制法，具體為一種3D打印產品及其制備方法。

背景技術

3D打印技術是目前熱門的制造成型技術，與傳統的成型技術相比，3D打印技術主要具有以下優勢：3D打印為增材制造技術，相比傳統建材制造，材料利用率高加工時間短，3D打印技術能夠完成傳統加工加工不了或者很難加工的設計，如復雜網狀結構，梯度材料成型等等，3D打印還有后處理工序少，能夠實現按需打印等優點，因此受到廣泛關注。

不銹鋼硬度高強度好，耐腐蝕性強，在民用工業等各方面應用廣泛。不銹鋼生產工藝熱處理工藝復雜，且制作成本相對較高，不僅需要價格高昂的加工設備，還需要付出不少的人力和時間。而不銹鋼在高溫下物理化學性能穩定，適合在3D打印中推廣應用，不僅省去各種加工設備，加工速度也是成倍提升。

目前不銹鋼3D打印成型技術主要是金屬3D打印，是整個3D打印體系中最具潛力和價值的研究方向，其主流方法有選區激光燒結(SLS)為代表的SLM、DMLS和送粉式、送絲式激光熔覆式快速成型。

金屬3D打印技術使用的設備的價格非常昂貴，且球形粉末的制備工藝困難、成本高，加之目前一臺金屬3D打印設備只能使用一種或者一類3D打印材料，導致3D打印制造成本十分高昂。申請號為202011072949.4的中國專利公開了一種金屬和高分子材料復合3D打印絲的制備方法，主要以不銹鋼粉末和粘結劑(石蠟、硬脂酸、聚丙烯)配置原料并混煉均勻，以螺桿擠出機制絲，3D打印成型，直接燒結，過程中通入氮氣。由于硬脂酸的存在，絲材剛度降低，送絲不穩，燒結前沒有溶劑脫粘，粘接劑揮發困難容易鼓包，氮氣還原性不足，燒結時會長身氧化，燒結過程不穩定，打印產品剛度、粘接性不夠好。

總的來說，現有技術中造粒較多，不能很好適應市面上的打印機，沒有選擇良好的粘結劑配方，絲材在剛度和粘度上影響了送絲過程，導致打印產品不穩定，缺少溶劑脫粘過程，燒結時鼓包率增加，以及燒結氛圍選擇也會對燒結穩定性產生影響。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明的目的是提供一種剛度高、粘結效果好的3D打印產品，本發明的另一目的是提供一種工作效率高、成本降低的3D打印產品的制備方法。

技術方案：本發明所述的一種3D打印產品，由3D打印復合絲材制成，3D打印復合絲材包含以下質量百分數的元素：C：0.01～0.03％，Si：0.1～1％，Mn：0.1～2％，P：0.01～0.04％，S：0.01～0.03％，Cr：16～18％，Cu：0.1～1.0％，Ni：10～12％，Mo：2～3％，其余為Fe及雜質。

為了獲得剛度和粘度更好的3D打印產品，優選地，Cu：0.2～0.7％。Cu能夠提高燒結件的致密度，能達到90％以上。

上述3D打印產品的制備方法，包括以下步驟：

(1)按體積比為3～1:1～2混煉不銹鋼粉末、高分子粘結劑，冷凝后得到混合物料；

(2)將混合物料擠出，制得3D打印復合絲材；

(3)打印出毛坯，通過環己烷溶劑脫粘，在氫氣氛圍下依次經過370～440℃高溫脫粘、1200～1500℃高溫燒結2～8h，制得3D打印產品。