[發明專利]一種選擇性激光燒結打印多色高分子制品的方法

在審

• 申請號: 202210150978.0
• 申請日: 2022-02-18
• 公開（公告）號: CN114506075A
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 孫玉春;周永勝;王勇;陳虎;張耀鵬;郭雨晴;翟文茹
• 申請（專利權）人: 北京大學口腔醫學院
• 主分類號: B29C64/153
• 分類號: B29C64/153;B29C64/268;B29C64/336;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y40/00;B33Y70/00;B33Y70/10
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 劉曉靜

本發明屬于3D打印技術領域，具體公開了一種選擇性激光燒結打印多色高分子制品的方法。本發明公開的選擇性激光燒結打印多色高分子制品的方法包括在粉末床上鋪一層粉末材料；多顏料噴頭噴射顏料對粉末進行原位定點染色，預熱待燒結；選擇性激光進行燒結；接著工作臺下降一個層厚的高度，鋪下一層粉、噴射顏料、預熱、激光燒結，層層打印直至完成整體打印。該方法通過將選擇性激光燒結方法與polyjet多色噴墨方法相結合，無需后期處理，一次性打印出具有高精度的多色高分子零部件產品。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，尤其涉及一種選擇性激光燒結打印多色高分子制品的方法。

背景技術

選擇性激光燒結(selective laser sintering，SLS)技術是目前常用的一種打印高分子制品的方式。SLS技術需要先在粉末床上鋪一層粉，將材料預熱到接近熔點，然后使用激光在該層粉末上按照設定的路徑及速度進行掃描，使粉末升溫至熔點并燒結成型。接著工作臺下降一定的高度，滾軸鋪下一層粉末，預熱并進行激光燒結，如此循環直至整個模型成型。SLS方法具有較高的打印精度和打印速度，不需要設計和制造支撐，未燒結的粉末即可提供良好的支撐。利用激光可實現高熔點化合物、高分子聚合物等的黏結。但目前常見的SLS打印機器含有的供粉箱通常只能提供一種粉末，因此在整個鋪粉過程中只能鋪單一顏色的粉末，最終產物為單色的打印產品，無法實現多色高分子制品的打印。

PolyJet 3D打印技術是將光敏材料一層一層噴射到打印托盤上，每一層材料在被噴射的同時使用UV進行固化。該技術可以在單次打印中實現多種顏色和材料的結合，一次性打印出多色產品。但現有的PolyJet打印技術存在以下問題：①對某一固定機器來說不能調節打印溫度，且不可進行高溫打印，很難打印高熔點材料；②需要支撐材料；③打印速度較慢；④已有的研究表明其打印精度不如數字光處理(digital light processing，DLP)、SLS等。

因此，如何提供一種選擇性激光燒結打印多色高分子制品的方法，實現高精度多色高分子材料打印產品的快速制備是本領域亟待解決的難題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種選擇性激光燒結打印多色高分子制品的方法，通過將選擇性激光燒結高分子材料的方法與polyjet多色噴墨方法相結合，避免了后期處理工藝，一次性打印出具有高精度的多色高分子零部件產品。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種選擇性激光燒結打印多色高分子制品的方法，包括如下步驟：

1)將切片處理后的多色高分子制品三維模型導入3D打印機，每一層含有多種顏色；

2)按照切片設定的層厚，鋪設粉末材料，得到未染色的待成型粉末材料；

3)將顏料噴灑至步驟2)得到的未染色的待成型粉末材料需要打印的位置，對該位置進行染色，預熱得到染色后的待成型多色粉末；

4)使用激光對步驟3)預熱并染色后的待成型多色粉末材料進行燒結；

5)工作臺下降一個層厚的高度，重復步驟2)～步驟4)，直至3D打印完成。

優選的，所述步驟2)中層厚的取值區間為[0.01，1]mm。

優選的，所述步驟2)中粉末材料為高分子粉末材料。

更優選的，所述步驟2)中粉末材料為纖維材料粉末、金屬粉末、陶瓷粉末、無機填料中的一種或幾種與高分子材料的混合粉末。

優選的，當混合粉末為結晶聚合物時，所述步驟3)中預熱溫度低于混合粉末玻璃化轉變溫度3～5℃。

優選的，當混合粉末為無定型粉末時，所述步驟3)中預熱溫度為混合粉末玻璃化轉變溫度；