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一种3D打印方法与流程

2021-10-09 15:12:00 来源:中国专利 TAG:打印 方法
一种3d打印方法
技术领域
1.本发明涉及3d打印领域,尤其涉及一种3d打印方法。


背景技术:

2.3d打印可以实现复杂结构零件的快速成形,无需模具,克服了传统工艺耗时长、难以制造复杂结构件的不足,但由于目前3d打印采用表面分层成形方法,制件普遍存在零件组织疏松、力学性能差、各向异性、收缩大、成形效率低及需设置支撑等不足。近年来,光固化一体成型利用光对透明光敏树脂的穿透性从内部产生化学反应,克服分层形成方法的不足,但难以实现陶瓷等不透明材料的深部成形。相关技术通过在成形容器周围布置单个或若干射线发射阵列并做规律的运动,在扫描中根据零件形状动态调整,利用x射线的高能量和穿透力在陶瓷膏料内部激发纳米晶闪烁体,使纳米晶闪烁体发出紫外光/可见光,从而进一步激发陶瓷体系内部的光固化反应。但采用能量差异化的扫描方式使非固化区也受到一定辐照,容易使材料弱固化,导致打印精度低。
3.上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案,并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素:

4.本发明的主要目的在于提供一种3d打印方法,旨在提高打印精度,解决其他材料弱固化导致打印精度低的问题。
5.为实现上述目的,本发明提供一种3d打印方法,所述的3d打印方法包括以下步骤:配置固化体系与混合体系,其中,所述混合体系包括光引发剂和光转化粒子,且所述固化体系包括陶瓷固化体系或树脂固化体系,或者,所述混合体系包括光转化粒子,且所述固化体系包括陶瓷固化体系和树脂固化体系中的任一种以及光引发剂;将所述固化体系放置于打印平台,并将所述混合体系放入打印装置的料筒;通过打印装置的喷头在所述固化体系内铺设所述混合体系,并使用高能射线设备发射高能射线对所述固化体系进行辐照,得到目标模型。
6.进一步地,所述通过打印装置的喷头在所述固化体系内铺设所述混合体系,并使用高能射线设备发射高能射线对所述固化体系进行辐照,得到目标模型的步骤之后,还包括:对所述目标模型持续辐照预设时长后,去除所述目标模型中未固化部分;将所述目标模型放入后固化设备进一步固化,其中,所述后固化设备包括紫外光源。
7.进一步地,当所述固化体系包括所述陶瓷固化体系时,所述将所述目标模型放入后固化设备进一步固化,其中,所述后固化设备包括紫外光源的步骤之后,还包括:将固化后的所述目标模型放入烧结炉进行烧结。
8.进一步地,当所述固化体系包括所述陶瓷固化体系时,所述陶瓷固化体系包括陶
瓷基底材料且所述混合体系还包括陶瓷基底材料、多官能团树脂单体和分散剂;或者,当所述固化体系包括所述树脂固化体系时,所述树脂固化体系包括树脂基底材料,且所述混合体系还包括树脂基底材料和分散剂。
9.进一步地,所述陶瓷基底材料包括陶瓷粉末;所述树脂基底材料包括多官能团树脂单体。
10.进一步地,所述光转化粒子的发射谱与所述光引发剂的吸收谱匹配;根据所述高能射线的能量大小确定所述混合体系中所述光转化粒子与所述光引发剂的比例。
11.进一步地,所述混合体系的铺设路径包括平面切层路径或者曲面路径。
12.进一步地,所述高能射线包括x射线或者γ射线;所述高能射线设备包括ct机或者调强适形放疗设备。
13.进一步地,所述通过打印装置的喷头在所述固化体系内铺设所述混合体系的步骤包括:根据所述光转化粒子的状态确定目标喷头;通过打印装置中的所述目标喷头在所述固化体系内铺设所述混合体系;其中,所述光转化粒子的状态包括固态或者液态,所述光转化粒子为液态时,所述目标喷头为常温料筒喷头;所述光转化粒子为固态时,所述目标喷头为带加热装置的螺杆挤出喷头。
14.本发明的技术方案中,配置固化体系与混合体系,其中,所述混合体系包括光引发剂和光转化粒子,且所述固化体系包括陶瓷固化体系或树脂固化体系,或者,所述混合体系包括光转化粒子,且所述固化体系包括陶瓷固化体系和树脂固化体系中的任一种以及光引发剂;将所述固化体系放置于打印平台,并将所述混合体系放入打印装置的料筒;通过打印装置的喷头在所述固化体系内铺设所述混合体系,并使用高能射线设备发射高能射线对所述固化体系进行辐照,得到目标模型。本发明通过控制打印装置的喷头在特定区域铺设混合体系,当受到高能射线辐照后,只有铺设有混合体系的部分发生固化,从而提高打印精度。
附图说明
15.图1是本发明一种3d打印方法一实施例的流程示意图。
16.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
17.应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明:本发明的主要技术方案是:配置固化体系与混合体系,其中,所述混合体系包括光引发剂和光转化粒子,且所述固化体系包括陶瓷固化体系或树脂固化体系,或者,所述混合体系包括光转化粒子,且所述固化体系包括陶瓷固化体系和树脂固化体系中的任一种以及光引发剂;将所述固化体系放置于打印平台,并将所述混合体系放入打印装置的料筒;通过打印装置的喷头在所述固化体系内铺设所述混合体系,并使用高能射线设备发射高能射线对所述固化体系进行辐照,得到目标模型。
18.在相关技术中,通过在成形容器周围布置单个或若干射线发射阵列并做规律的运动,在扫描中根据零件形状动态调整,利用x射线的高能量和穿透力在陶瓷膏料内部激发纳米晶闪烁体,使纳米晶闪烁体发出紫外光或可见光,从而进一步激发陶瓷体系内部的光固化反应。但采用能量差异化的扫描方式使非固化区也受到一定辐照,容易使材料弱固化,导致打印精度低。
19.本发明的技术方案中,配置固化体系与混合体系,其中,所述混合体系包括光引发剂和光转化粒子,且所述固化体系包括陶瓷固化体系或树脂固化体系,或者,所述混合体系包括光转化粒子,且所述固化体系包括陶瓷固化体系和树脂固化体系中的任一种以及光引发剂;将所述固化体系放置于打印平台,并将所述混合体系放入打印装置的料筒;通过打印装置的喷头在所述固化体系内铺设所述混合体系,并使用高能射线设备发射高能射线对所述固化体系进行辐照,得到目标模型。本发明通过控制打印装置的喷头在特定区域铺设混合体系,当受到高能射线辐照后,只有铺设有混合体系的部分发生固化,从而提高打印精度。
20.如图1所示,在本发明一实施例中,所述的3d打印方法包括以下步骤:步骤s10,配置固化体系与混合体系,其中,所述混合体系包括光引发剂和光转化粒子,且所述固化体系包括陶瓷固化体系或树脂固化体系,或者,所述混合体系包括光转化粒子,且所述固化体系包括陶瓷固化体系和树脂固化体系中的任一种以及光引发剂;在本实施例中,进行3d打印之前需要配置固化体系以及混合体系。所述混合体系包括光引发剂和光转化粒子,且所述固化体系包括陶瓷固化体系或者树脂固化体系,或者,所述混合体系包括光转化粒子,且所述固化体系包括陶瓷固化体系和树脂固化体系中的任一种以及光引发剂。所述陶瓷固化体系至少包括陶瓷基底材料,所述陶瓷基底材料包括陶瓷粉末。所述树脂固化体系至少包括树脂基底材料,所述树脂基底材料包括多官能团树脂单体。所述光转化粒子为纳米晶闪烁体。当所述固化体系或者所述混合体系中包括至少两个材料时,将所述固化体系或者所述混合体系放入球磨机中进行混合。
21.步骤s20,将所述固化体系放置于打印平台,并将所述混合体系放入打印装置的料筒;在本实施例中,将固化体系装于成形容器中,并所述成形容器放置于打印装置所在的打印平台,将混合体系放入xyz三自由度挤出打印装置的料筒,以便通过打印装置的喷头在所述固化体系中按照铺设路径铺设混合体系。
22.步骤s30,通过打印装置的喷头在所述固化体系内铺设所述混合体系,并使用高能射线设备发射高能射线对所述固化体系进行辐照,得到目标模型。
23.在本实施例中,相关技术中,以紫外光为光源的一体成型技术只能实现透明树脂的光固化一体成型,而紫外光无法从陶瓷浆料内部穿透,故无法实现陶瓷等不透明固体粉末的一体成型,因此本发明通过高能射线辐照实现陶瓷的一体成型技术。通过打印装置的喷头在所述固化体系内铺设所述混合体系时,使用高能射线设备发射合适波长的高能射线对固化体系进行适当时间的辐照,令光转化粒子发出可见光或者紫外光后,光引发剂诱导铺设有混合体系的固化体系部分发生交联固化,其他未铺设混合体系的部分不发生反应,最终使含有光转化粒子部分的固化体系实现固化成形。当固化体系为陶瓷固化体系时,相关技术中陶瓷固化体系在被高能射线辐照的过程中,陶瓷浆料容易沉积,导致固化体系上
层陶瓷含量减少,收缩率过大,容易造成烧结失败。而本发明采用一边使用打印装置的喷头铺设混合体系一边进行辐照,铺设过程中喷头在固化体系中不断搅拌,避免陶瓷浆料沉积,使烧结后整个目标模型的收缩率一致。
24.综上所述,在本实施例中,配置固化体系与混合体系,其中,所述混合体系包括光引发剂和光转化粒子,且所述固化体系包括陶瓷固化体系或树脂固化体系,或者,所述混合体系包括光转化粒子,且所述固化体系包括陶瓷固化体系和树脂固化体系中的任一种以及光引发剂;将所述固化体系放置于打印平台,并将所述混合体系放入打印装置的料筒;通过打印装置的喷头在所述固化体系内铺设所述混合体系,并使用高能射线设备发射高能射线对所述固化体系进行辐照,得到目标模型。本发明通过控制打印装置的喷头在特定区域铺设混合体系,当受到高能射线辐照后,只有铺设有混合体系的部分发生固化,从而提高打印精度。
25.在本发明一实施例中,所述通过打印装置的喷头在所述固化体系内铺设所述混合体系,并使用高能射线设备发射高能射线对所述固化体系进行辐照,得到目标模型的步骤之后,还包括:对所述目标模型持续辐照预设时长后,去除所述目标模型中未固化部分;将所述目标模型放入后固化设备进一步固化,其中,所述后固化设备包括紫外光源。
26.在本实施例中,通过打印装置的喷头在固化体系内铺设混合体系的同时使用高能射线对固化体系进行照射,得到目标模型。根据固化体系的类型不同,可调整高能射线的辐照时段。若固化体系为树脂固化体系,在打印装置的喷头在树脂固化体系中铺设混合体系的过程中,使用高能射线设备发射高能射线对树脂固化体系进行辐照,高能射线辐照树脂固化体系直至喷头将混合体系铺设完毕;若固化体系为陶瓷固化体系,在打印装置的喷头在树脂固化体系中铺设混合体系的过程中,使用高能射线设备发射高能射线对树脂固化体系进行辐照,并且在铺设完成后,再对固化体系进行预设时长的射线辐照,得到目标模型。对所述目标模型持续辐照预设时长后,去除目标模型中未固化的部分,去除方式包括使用酒精溶液进行清洗,使用刷子进行清扫和/或使用气枪或者风筒对孔洞进行清洁。去除所述目标模型中未固化部分后,将所述目标模型放入装有紫外光源的后固化设备中进行进一步固化,防止放置时间过长导致所述目标模型分裂。
27.在本发明一实施例中,当所述固化体系包括所述陶瓷固化体系时,所述将所述目标模型放入后固化设备进一步固化,其中,所述后固化设备包括紫外光源的步骤之后,还包括:将固化后的所述目标模型放入烧结炉进行烧结。
28.在本实施例中,当所述固化体系为陶瓷固化体系时,经过后固化设备中的紫外光源照射得到进一步固化的目标模型,并将所述目标模型放入烧结炉中进行烧结。
29.在本发明一实施例中,当所述固化体系包括所述陶瓷固化体系时,所述陶瓷固化体系包括陶瓷基底材料且所述混合体系还包括陶瓷基底材料、多官能团树脂单体和分散剂;或者,当所述固化体系包括所述树脂固化体系时,所述树脂固化体系包括树脂基底材料,且所述混合体系还包括树脂基底材料和分散剂。
30.在本实施例中,当所述固化体系包括陶瓷固化体系时,所述陶瓷固化体系包括陶瓷基底材料,且所述混合体系还包括陶瓷基底材料、多官能团树脂单体和分散剂。将所述混合体系放入球磨机进行混合,使混合体系内的材料均匀分布。将混合后的混合体系放入打印装置的料筒中,通过所述打印装置的喷头铺设于陶瓷基底材料中。当所述固化体系包括所述树脂固化体系时,所述树脂固化体系包括树脂基底材料,且所述混合体系还包括树脂基底材料和分散剂。将所述混合体系放入球磨机进行混合,使混合体系内的材料均匀分布。将混合后的混合体系放入打印装置的料筒中,通过所述打印装置的喷头铺设于树脂基底材料中。
31.在本发明一实施例中,所述陶瓷基底材料包括陶瓷粉末;所述树脂基底材料包括多官能团树脂单体。
32.在本实施例中,当所述固化体系包括所述陶瓷固化体系时,所述陶瓷固化体系包括陶瓷基底材料,所述陶瓷基底材料包括陶瓷粉末。将所述陶瓷固化体系放入球磨机进行混合,使陶瓷粉末能够均匀分布于所述固化体系中,避免陶瓷浆料沉积,保证烧结后的目标模型收缩率一致。当所述树脂固化体系包括树脂基底材料时,所述树脂基底材料包括多官能团树脂单体。当所述树脂固化体系包括至少两种材料时,如所述树脂固化体系包括树脂基底材料和分散剂时,将所述树脂固化体系放入球磨机中进行充分混合。
33.在本发明一实施例中,所述光转化粒子的发射谱与所述光引发剂的吸收谱匹配;根据所述高能射线的能量大小确定所述混合体系中所述光转化粒子与所述光引发剂的比例。
34.在本实施例中,所述光转化粒子的发射谱与所述光引发剂的吸收谱需要匹配,所述光转化粒子经过高能射线的辐照适当时间后,所述光转化粒子可发出可见光或者紫外光。若所述光转化粒子的发射谱与所述光引发剂的吸收谱不匹配,则光转化粒子产生的光无法有效激发光引发剂,从而光引发剂无法诱导铺设有光引发剂与光转化粒子混合物的固化体系部分发生交联反应,无法得到目标模型。若所述光转化粒子的发射谱与所述光引发剂的吸收谱匹配,则光转化粒子产生的光可激发光引发剂,使所述光引发剂诱导铺设有光转化粒子和光引发剂的固化体系部分发生交联固化,其他没有铺设所述光转化粒子和光引发剂的固化体系部分不发生反应。所述光转化粒子与光引发剂的混合比例受高能射线的能量大小的影响,并非以固定比例混合。
35.在本发明一实施例中,所述混合体系的铺设路径包括平面切层路径或者曲面路径。
36.在本实施例中,所述混合体系的铺设路径可为模型平面切层后的填充路径,即平面切层路径,也可为曲面路径,但所述混合体系的铺设路径并不局限于列举出来的两种。所述喷头根据铺设路径在陶瓷固化体系中铺设混合体系时,所述喷头在陶瓷浆料中不断搅动,避免了陶瓷浆料的沉积,保证烧结后整个目标模型收缩率一致。
37.在本发明一实施例中,所述高能射线包括x射线或者γ射线;所述高能射线设备包括ct机或者调强适形放疗设备。
38.在本实施例中,所述高能射线设备包括ct机或者调强适形放疗设备,通过所述高能射线设备向固化体系发射高能射线,所述高能射线包括x射线或者γ射线。由于相关技术中使用紫外光作为光源对固化体系进行辐照,而紫外光无法穿透不透明的固化体系,故本
实施例使用高能射线设备发送高能射线,对陶瓷浆料等不透明的固化体系进行辐照,使光转化粒子在高能射线的激发下发光,从而使光引发剂诱导铺设有光转化粒子和光引发剂的部分发生交联固化。
39.在本发明一实施例中,所述通过打印装置的喷头在所述固化体系内铺设所述混合体系的步骤包括:根据所述光转化粒子的状态确定目标喷头;通过打印装置中的所述目标喷头在所述固化体系内铺设所述混合体系;其中,所述光转化粒子的状态包括固态或者液态,所述光转化粒子为液态时,所述目标喷头为常温料筒喷头;所述光转化粒子为固态时,所述目标喷头为带加热装置的螺杆挤出喷头。
40.在本实施例中,需要通过打印装置的喷头将光转化粒子铺设于固化体系,其中,所述喷头需要根据光转化粒子的状态进行确定,即根据光转化粒子的状态确定目标喷头。所述光转化粒子的状态包括固态或者液态。若所述光转化粒子为液态,则所述目标喷头为常温料筒喷头;若所述光转化粒子为固态,则所述目标喷头为加热装置的螺杆挤出喷头。根据所述光转化粒子的状态确定目标喷头后,通过所述目标喷头在所述固化体系内铺设混合体系。
41.上述本发明实施例顺序不代表实施例的优劣。
42.以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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