[發(fā)明專利]一種高質(zhì)量三維粉末粘接3D打印方法

有效

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• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113665105B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄢然;李欣飛;夏磊
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶理工大學(xué)
• 主分類號: B29C64/165
• 分類號: B29C64/165;B29C64/20;B29C64/321;B29C64/343;B29C64/214;B29C64/386;B29C64/393;B29C64/357;B33Y30/00;B33Y40/00;B33Y50/00;B33Y50/02
• 代理公司: 重慶遠(yuǎn)恒專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50248
• 代理人: 伍倫辰

本發(fā)明公開了一種高質(zhì)量三維粉末粘接3D打印方法，在計(jì)算機(jī)中將產(chǎn)品沿豎直方向分解為若干層水平的打印層，在打印裝置中按照每個(gè)打印層的厚度逐層鋪粉，并在每層鋪粉后采用打印噴頭在該層的產(chǎn)品輪廓范圍內(nèi)通過噴射粘結(jié)劑將粉料凝結(jié)，再逐層向上打印并最終獲得產(chǎn)品；其特征在于，每一層鋪粉過程中采用打印噴頭沿該層的產(chǎn)品輪廓范圍打印兩次。本裝置具有能夠提高打印效率和質(zhì)量精度，且能夠方便實(shí)現(xiàn)在一件產(chǎn)品中打印不同材料，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單，控制靈活方便的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及產(chǎn)品制造快速成型領(lǐng)域，具體涉及一種高質(zhì)量三維粉末粘接3D打印方法。

背景技術(shù)

3D打印(3D?Printing)屬于快速成型技術(shù)的一種，又稱增材制造；它是一種以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，利用激光、熱熔噴嘴等方式將塑料、金屬、陶瓷粉末等材料進(jìn)行逐層堆積黏結(jié)成型來構(gòu)造物件的技術(shù)。近年來，3D打印技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)、珠寶、汽車、航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育等眾多領(lǐng)域都有應(yīng)用。

目前常見的3D打印機(jī)有選區(qū)激光熔化SLM?、選擇性激光燒結(jié)SLS、三維粉末粘接、熔融層積成型?FDM、等多種類型。其中三維粉末粘接打印，即3DP工藝技術(shù)。3DP工藝與SLS工藝類似，是采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金屬粉末。所不同的是材料粉末不是通過燒結(jié)連接起來的，而是通過噴頭用粘接劑（如硅膠）將零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘接劑粘接的零件強(qiáng)度較低，還須后處理。具體工藝過程如下：上一層粘結(jié)完畢后，成型缸下降一個(gè)打印層厚距離，通常為0.013～0.1mm,供粉缸推出若干粉末，并被鋪粉輥推到成型缸中鋪平。噴頭在計(jì)算機(jī)控制下，按下一建造截面的成形數(shù)據(jù)有選擇地噴射粘結(jié)劑建造層面。如此周而復(fù)始地送粉、鋪粉和噴射粘結(jié)劑，最終完成一個(gè)三維粉體的粘結(jié)打印。未被噴射粘結(jié)劑的地方為干粉，在成形過程中起支撐作用，且成形結(jié)束后去除。

隨著制造業(yè)的進(jìn)步，很多產(chǎn)品需要在不同的部分采用不同的材料制備，以獲得不同的性能。但目前市場上主流的3D打印機(jī)，基本上都是只能采用單一材料進(jìn)行物件的打印，從而使得3D打印機(jī)有了比較大的局限性，無法一次性打印出由二種材料甚至多種材料組成的零件。對于3DP工藝同樣如此。

CN105196549B曾公開一種并行多工位式3D打印機(jī)，該發(fā)明提出一種新型的適合于快速成型技術(shù)的并行多工位式3D打印機(jī)，包括計(jì)算機(jī)、支架、3D打印機(jī)組、輸送帶系統(tǒng)。其中3D打印機(jī)組是根據(jù)需要并排放置多個(gè)工位的3D打印機(jī)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行打印任務(wù)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)并行式流水線打印。

上述現(xiàn)有專利的打印機(jī)，存在以下不便。1雖然能夠在一個(gè)產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)多種材料打印，但是采用固定的打印流水線導(dǎo)軌做引導(dǎo)，存在流水線導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制調(diào)度不便，靈活性差的缺陷。2每層打印前鋪粉時(shí)，采用常規(guī)的鋪粉輥裝置和粉缸配合完成鋪粉，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、速度慢，鋪粉后表面容易存在波紋，平整度低等缺陷。3具體打印過程是采用經(jīng)典的打印模式，即每鋪一層粉料，采用打印頭沿該層產(chǎn)品輪廓打印一遍，并逐層打印獲得產(chǎn)品，這樣由于打印用粘結(jié)劑的作用限制，每層粉料厚度不能夠太厚，每鋪一層粉料采用打印頭打印一遍，使得打印效率較低；如果增加每層粉料的厚度以提高打印效率，則會(huì)導(dǎo)致打印質(zhì)量和精度的下降，故打印效率和質(zhì)量精度無法兩全。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：怎樣提供一種能夠提高鋪粉精度和便捷性，能夠提高打印效率和質(zhì)量精度的高質(zhì)量三維粉末粘接3D打印方法，并進(jìn)一步使其能夠方便實(shí)現(xiàn)在一件產(chǎn)品中打印不同材料，且具有結(jié)構(gòu)簡單，控制靈活方便的特點(diǎn)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種高質(zhì)量三維粉末粘接3D打印方法，在計(jì)算機(jī)中將產(chǎn)品沿豎直方向分解為若干層水平的打印層，在打印裝置中按照每個(gè)打印層的厚度逐層鋪粉，并在每層鋪粉后采用打印噴頭在該層的產(chǎn)品輪廓范圍內(nèi)通過噴射粘結(jié)劑將粉料凝結(jié)，再逐層向上打印并最終獲得產(chǎn)品；其特征在于，每一層鋪粉過程中采用打印噴頭沿該層的產(chǎn)品輪廓范圍打印兩次。