[發明專利]一種3D打印用粘結劑成型坯體力學性能檢測方法

在審

• 申請號: 202310711089.1
• 申請日: 2023-06-15
• 公開（公告）號: CN116609372A
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 趙坤龍;曹文鑫;朱嘉琦;徐興春;蘇振華;葉之杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N23/2251
• 分類號: G01N23/2251;G01N23/2202;G01N3/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江聯合專利商標代理有限公司 23213
• 代理人: 孟憲會

本發明涉及粘結劑噴射3D打印技術領域，具體涉及一種3D打印用粘結劑成型坯體力學性能檢測方法。目前BJ領域粘結劑坯體不同飽和度的力學性能數據收集的周期長的問題，提供了一種3D打印用粘結劑成型坯體力學性能檢測方法，無需BJ打印機而對不同粘結劑飽和度坯體的強度能夠準確的進行測試，迅速對不同粘結劑與粉末之間不同飽和度的坯體的強度進行快速而準確的測試，建立粘結劑打印性能數據庫，減少了粘結劑開發周期，降低坯體強度測試過程中打印材料的浪費，進一步的基于坯體微觀圖片對粘結劑飽和度進行了修正，實現了無打印機測試中，粘結劑在模具成型條件在坯體內的分散特性與打印出的粘結劑在粉末之間分散特性差異的修正。

技術領域

本發明涉及粘結劑噴射3D打印技術領域，具體涉及一種3D打印用粘結劑成型坯體力學性能檢測方法。

背景技術

粘結劑噴射(Binder?Jetting，BJ)3D打印技術是一種間接3D打印技術，其成型工藝主要分為兩大部分，即，以坯體成型為主的坯體逐層成型部分以及以脫脂燒結等工藝為主的后處理部分。坯體成型部分主要工藝流程為：(1)建造CAD模型，(2)切片，(3)鋪粉，(4)粘結劑噴射打印圖案。重復(3)、(4)步驟直到所有層打印完畢。然后將坯體放入烘箱進行固化處理，對固化后的坯體進行脫粉處理，最后將坯體放入燒結爐進行脫脂燒結處理，獲得完整打印件。也因為其逐層成型的工藝特點，BJ成型工藝具有生產周期短、可成型復雜形狀打印件以及材料利用率高等優點。

相較于其他3D打印方式，BJ工藝最大的特點在于成型過程中沒有較大的能量輸入，BJ坯體的強度主要來源于坯體內部粉末與粉末之間粘結劑固化后的粘結力。這也意味著BJ成型坯體的強度較弱，較低的坯體強度也意味著坯體對外界的干擾因素(坯體成型過程中的移動對坯體產生的力、坯體脫粉處理對坯體產生的外力等)抵抗較差，如果坯體強度較低，通常導致坯體難以完成后續后處理過程而產生損壞。也因此坯體強度是評價BJ用粘結劑的可打印性重要的一環。

目前，研究者們為了判斷開發的粘結劑坯體成型固化后的強度，通常直接對粘結劑進行打印，然后進行固化處理，對打印固化完的坯體進行力學性能測試。直接打印測試盡管可以較為客觀的反映粘結劑打印性能，但打印過程需要對粉床進行鋪粉，為獲得較好的鋪粉效果往往需要大量成型粉末將粉缸鋪滿，粉末的回收以及打印完之后的墨路系統的清洗過程會延長粘結劑的測試周期。打印固化完成后的坯體需要對坯體進行脫粉處理，脫粉過程人為操作的差異性可能會導致坯體力學性能的差異性。而且不同的打印飽和度(粘結劑占粉末間空隙的體積比)會對坯體的力學性能產生很大的影響。

目前來說，現有的判斷開發的粘結劑坯體成型固化后的強度的方法中一次打印過程只能采用一種打印飽和度，粘結劑成型坯體不同飽和度的力學性能數據收集的周期長。

發明內容

本發明的目的是為了解決目前BJ領域粘結劑坯體不同飽和度的力學性能數據收集的周期長的問題，提供了一種3D打印用粘結劑成型坯體力學性能檢測方法，通過本發明能夠無需上打印機測試，僅利用較為少量的粉末，獲得較為準確的不同飽和度條件下坯體力學性能數據，為BJ用粘結劑的開發提供參考。

本申請的技術方案是：

一種3D打印用粘結劑成型坯體力學性能檢測方法：包括以下步驟：

A1：對用來制作粘結劑胚體的模具進行酒精超聲清洗處理并進行烘干，測量烘干后模具整體重量，將通過酒精超聲清洗并烘干處理過的打印用粉末填入模具內，測量粉末倒入模具后模具整體重量的變化，即為粉末的質量；

A2：對模具內的粉末進行振實處理，獲得振實后粉末的高度h₀以及獲得振實后粉末相對致密度ρ；

A3：選定一個飽和度S，計算該飽和度S對應所需要的粘結劑質量m_s；

A4：量取質量為m_s的粘結劑，將量取后的粘結劑緩慢的滴入A3中模具內振實后的粉末的表面；