本发明涉及3d成型领域，特别指一种3d打印材料及其3d打印的方法。
背景技术：
3d打印技术，即快速成形技术的一种，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造。特别是一些高价值应用(比如髋关节或牙齿，或一些飞机零部件)已经有使用这种技术打印而成的零部件。“3d打印技术”意味着这项技术的普及。3d打印技术通常是采用数字技术材料打印机来实现。这种打印机的产量以及销量在二十一世纪以来就已经得到了极大的增长，其价格也正逐年下降。该技术珠宝，鞋类，工业设计，建筑，工程和施工(aec)，汽车，航空航天，牙科和医疗产业，教育，地理信息系统，土木工程，枪支以及其他领域都有所应用。
3d打印机又称三维打印机，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。3d打印无需机械加工或模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体，从而极大地所缩短了产品的生产周期，提高了生产率。现有3d打印机挤出机大多数采用丝条作为原料，然后通过齿轮咬住丝条与滑轮配合将丝料送进加热区将其挤出，这种丝料挤出机遇到以下的问题：流速受到限制，不能快速大量的吐丝，挤出的力度不够强，导致堵头的现象比较多。材料限制性比较大，有些尼龙料，pc料等其他复合材料，必须要拉成丝才能打印。遇到打印大零件时，材料供需不稳定，需要很大的丝料盘。丝料盘里的丝料是由一根很长的丝卷曲而成，导致丝料在打印过程中打结的现象，从而导致打印失败。综上可知，现有打印机挤出机存在工作效率低，产能不高，结构复杂，不易操作，生产或购买成本高等不足。
技术实现要素：
本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种3d打印材料。
本发明的另一目的是提供利用上述材料进行3d打印的方法。
本发明材料由以下重量百分比的原料混合制成：固体石蜡或成型胶10％、合金粉末90％。其中：固体石蜡主要成分是固体烷烃，无臭无味，为白色或淡黄色半透明固体，在通过加热升温到75摄氏度后，石蜡由固态变为液态，更具有流动性。成型胶主要成分丁二烯橡胶，使用时无需加热升温，本身具有流动性，达到可比参数流动性，可用汽油稀释。合金粉末可以是碳化钨、钢粉、铜粉等，粉末颗粒限定在400目体积以下，这些材料中掺有合金烧结粉末，以便第二次成型。
在其中一个实施例中，所述的各混合原料的使用比例可以上、下浮动10％。
本发明3d打印的方法包括以下步骤：
1、取固体石蜡放入金属容器加热至75摄氏度使其液化，再放入合金粉末搅拌均匀至粘稠状；或者取成型胶直接与合金粉末搅拌均匀至粘稠状，即得打印材料，备用。
2、将打印材料放入3d打印机的带加温的挤出装置中，启动电源，打印机控制面板启动开机设置的程序，调出由三维设计图转换成的支持可打印格式的stl文件，转换成控制面板支持的xxx.gcode格式文件；挤出装置开始升温和打印之前的零归位及校准操作平台；然后控制x轴电机、y轴电机启动，挤出装置的z轴电机也同时开始运动往下挤压原材料，通过控制面板的gcode文件代码，进行线轨运行；打印产品堆积在打印机的打印平台上，堆积成型产品是指在运行过程中依据打印文件转换的gcode文件再陆续进行连续打印，在这个过程中x、y轴行走机构平面平行运动时，z轴行走机械依据挤出装置运行一定轨迹后降1mm左右的位移。
3、在3d打印机驱动下，打印头按打印机设定的x轴行走机构、y轴行走机构、z轴行走机构的路径和速度，有规律的挤出材料；打印成品是指整个流程gcode文件内的线轨运行完毕，最后挤出装置打印材料输送完毕x、y轴进行零归位，停止所有打印程序；得到一个打印产品，且控制器面板报警提示已完毕。
4、最后将打印出来的产品在120度烘箱干燥30分钟，再进氢气脱胶炉升温至500度保温2小时后随炉冷却，然后装入真空炉于1390摄氏度烧结70分钟，得到硬质合金产品。
在其中一个实施例中，所述的打印机包括机架，设置在机架上的x轴行走机构、y轴行走机构、z轴行走机构，连接在行走机构上的挤出装置，设置在挤出装置下方的打印平台，和设置在机架上连接并控制各行走机构及挤出装置工作的控制面板；所述的x轴行走机构和y轴行走机构连接并驱动挤出装置在x轴或y轴平面平行运动，所述的z轴行走机构连接并驱动打印平台使其上下升降运动。
进一步的，所述的挤出装置设置在y轴行走机构上，包括打印材料容器、挤压板、挤压螺杆和挤压电机，其中所述挤压板的底端置于打印材料容器内，所述挤压螺杆的一端连接挤压板、另一端连接挤压电机；所述的挤压电机驱动挤压螺杆向下运动，带动挤压板将打印材料容器内的打针材料挤出；所述的打印材料容器为带加热元件的容器；所述的打印材料容器底端设置挤出打印头，该打印头为2mm的流出口。
进一步的，所述的x轴行走机构包括对应设置于机架顶端的主动x轴滑动丝杆、从动x轴滑动丝杆，对应设置在两x轴滑动丝杆上的主动x轴滑块、从动x轴滑块，其中主动x轴滑动丝杆的端部设置有一x轴电机；所述的y轴行走机构设置在主动x轴滑块与从动x轴滑块之间；所述的x轴电机驱动主动x轴滑动丝杆旋转带动主动x轴滑块、从动x轴滑块、从动x轴滑动丝杆及y轴行走机构同步x轴方向行走；所述的x轴电机上连接有与主动x轴滑动丝杆平行设置的x轴皮带，所述的主动x轴滑块一端搁置在x轴皮带上，x轴电机启动时同步带动该x轴皮带转动以辅助搁置在皮带上的主动x轴滑块平稳行走。
进一步的，所述的y轴行走机构包括设置在x轴行走机构上的y轴滑动丝杆，设置在y轴滑动丝杆上的y轴滑块，和设置在y轴滑动丝杆一端的y轴电机，所述的挤出装置安装在所述y轴滑块上；所述的y轴电机驱动y轴滑动丝杆旋转带动y轴滑块及挤出装置y轴方向行走；所述的y轴电机上连接有与y轴滑动丝杆平行设置的y轴皮带，所述的y轴滑块一端搁置在y轴皮带上，y轴电机启动时同步带动该y轴皮带转动以辅助搁置在皮带上的y轴滑块平稳行走。
进一步的，所述的z轴行走机构包括对应设置在打印平台两端的两组组件，每组组件均包括有一根z轴滑动丝杆、两根滑动滑杆和一个z轴电机，所述z轴滑动丝杆穿设于打印平台上并螺纹装配，所述滑动滑杆分设于z轴滑动丝杆两边亦穿过打印平台、且两端固定于机架上，所述z轴电机连接在z轴滑动丝杆端部，所述的z轴电机驱动z轴滑动丝杆旋转、同时带动打印平台在滑动滑杆辅助下平稳的上、下行走。
本发明的优点及有益效果：
本发明主要利用新的打印材料和专门设计的3d打印机，通过打印控制完成3d打印、成型，具体由带加热挤出装置的3d打印机，将参了石蜡或成型胶的合金粉末混合材料堆出实体，其实体再通过高温烧结成可用的成品。本发明利用3d转换、打印等成熟的应用软件，通过与硬件的连接和通讯来控制x轴行走机构、y轴行走机构和z轴行走机构完成三维模式的行走打印，操作简单，行走线路灵活，打印成功率高。本发明依材料设计打印设备，通过在挤出装置填装合金材料进行3d打印，是一种硬件设备更经济、整体造价低廉，安装方便的3d打印系统。
附图说明
图1是本发明立体结构示意图。
图2是图1a向视图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被认为是“设置”或“连接”在另一个元件上，它可以是直接设置或连接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文中所使用的所有的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在于限制本发明。
实施例：
打印原料：
1、固体石蜡：重量10％，主要成分主要成分是固体烷烃，无臭无味，为白色或淡黄色半透明固体，在通过加热升温到75摄氏度后，石蜡由固态变为液态，更具有流动性。
或者，成型胶：主要成分丁二烯橡胶，配比重量10％，成型胶无需加热升温，本身具有流动性，达到可比参数流动性，可用汽油稀释。
2、合金粉末：合金粉末配比重量90％左右，可以是碳化钨、钢粉、铜粉(粉末颗粒限定在400目体积以下)等，这些材料中掺有合金烧结粉末，以便第二次成型。
上述原料为最佳配比比例，各原料上、下浮动10％都能制成3d打印材料，完成打印工作，实施例略。
本实施例采用固体石蜡与合金粉末作为打印材料。先把固体石蜡放入金属容器加热至75摄氏度后，使其液化，再放入金属粉末搅拌均匀至粘稠状，得到材料。将材料放入3d打印机的带加温的挤出装置中。在3d打印机驱动下，打印头按软件预先设置的x、y、z路径和速度，有规律的挤出材料，从而得到一个实体。打印出来的产品在120度烘箱干燥30分钟后进氢气脱胶炉升温至500度保温2小时后随炉冷却，然后装入真空炉于1390摄氏度烧结70分钟。最终得到硬质合金产品。
具体控制方法如下：数据输入控制面板，机器启动，控制面板启动开机设置的程序，调出由三维设计图转换stl文件(支持可打印格式)转换成控制面板支持的xxx.gcode格式文件。挤出装置开始升温和打印之前的零归位校准操作平台。再x、y轴电机可是移动，挤出器电机也同时开始运动往下挤压原材料，通过控制面板的gcode文件代码，进行线轨运行。平台最底层支撑件打印是便于打印物品成型以后，方便硬化在平台上的物件进行移出。不影响真正打印的成品边缘。堆积成型产品是指再运行过程中依据打印文件转换的gcode文件再陆续进行连续打印，在这个过程中x、y轴平面平行运动时，z轴依据挤出器运行一定轨迹后降1mm左右的位移。打印实物成品是指整个流程gcode文件内的线轨运行完毕，最后挤出器料输送完毕x、y轴就进行零归位，停止所有打印程序。控制器面板就报警提示已完毕。
x、y、z轴都是带螺旋纹的滑动丝杆运动，运行轨迹时长都是30mm/秒，8s/圈。挤出装置的挤出丝0.3m/秒，挤出打印头是2mm的口径流出原材料。
g代码是数控程序中的指令。一般都称为g指令。是一种通用格式，其后缀一般是.gcode。是一段结合xyz各个坐标定位的数据的代码文本，可以用记事本打开随意编辑。其代码可以被编译器读取，代码读取并计算后，主板发脉冲给步进电机，就可以实现对机器的控制。
如图1、2所示，本发明打印机包括机架1，包括由主动x轴滑动丝杆2、从动x轴滑动丝杆3、主动x轴滑块4、从动x轴滑块5、x轴电机6、x轴皮带7组成的x轴行走机构，包括由y轴滑动丝杆8、y轴滑块9、y轴电机10、y轴皮带11组成的y轴行走机构，包括由z轴电机12、滑动滑杆13、z轴滑动丝杆14组成的z轴行走机构，包括由打印材料容器15、挤压板16、挤压螺杆17、挤压电机18组成的挤出装置，还包括打印平台19和控制面板20。所述挤出装置连接在y轴行走机构上，打印平台19设置在挤出装置下方，控制面板20连接并控制各行走机构和挤出装置工作。所述x轴行走机构和y轴行走机构连接并驱动挤出装置在x轴或y轴平面平行运动，所述z轴行走机构连接并驱动打印平台使其上下升降运动。
具体的，控制面板20为整个操作系统和几个电机连线起来的核心控制部位，打印平台19的升降控制，挤出装置的可控温度以及运动轨迹均由控制面板20操作控制。
具体的，打印成品21在打印平台19上打印成型，所有成型物品在此平台中打印堆积成型，如图1所示，挤出装置的打印头正在运行打印物品边缘的运动轨迹。
如图1所示，x轴行走机构包括对应设置于机架1顶端的主动x轴滑动丝杆2、从动x轴滑动丝杆3，对应设置在两x轴滑动丝杆上的主动x轴滑块4、从动x轴滑块5。主动x轴滑动丝杆2的端部设置x轴电机6。y轴行走机构设置在主动x轴滑块4与从动x轴滑块5之间。x轴电机6上连接有与主动x轴滑动丝杆2平行设置的x轴皮带7。主动x轴滑块4一端搁置在x轴皮带7上。工作时，x轴电机6驱动主动x轴滑动丝杆2旋转带动主动x轴滑块4、从动x轴滑5块、从动x轴滑动丝杆3及y轴行走机构同步x轴方向行走。同时，x轴电机6启动带动x轴皮带7转动辅助搁置在皮带上的主动x轴滑块4平稳行走。x轴行走机构的运动轨迹为30mm/秒，x轴行走促使y轴行走机构与挤出装置的整个x轴线运动。
如图1所示，y轴行走机构包括设置在x轴行走机构的主动x轴滑块4和从动x轴滑块5之间的y轴滑动丝杆8，设置在y轴滑动丝杆8上的y轴滑块9，和设置在y轴滑动丝杆8一端的y轴电机10。挤出装置安装在y轴滑块9上。y轴电机10上连接有与y轴滑动丝杆8平行设置的y轴皮带11，y轴滑块9一端搁置在y轴皮带11上。工作时，y轴电机10驱动y轴滑动丝杆8旋转带动y轴滑块9及挤出装置y轴方向行走。同时，y轴电机10启动带动y轴皮带11转动以辅助搁置在皮带上的y轴滑块9平稳行走。y轴行走机构带动挤出装置y轴方向移动(30mm/秒)，促使挤出机构打印头的y轴线运动。
如图1、2所示，z轴行走机构包括对应设置在打印平台两端的两组组件，每组组件均包括有一根z轴滑动丝杆14、两根滑动滑杆13和一个z轴电机12。z轴滑动丝杆14穿设于打印平台19上并螺纹装配。滑动滑杆13分设于z轴滑动丝杆14两边亦穿过打印平台19，且两端固定于机架1上。z轴电机12连接在z轴滑动丝杆14底端。工作时，z轴电机12驱动z轴滑动丝杆14旋转，同时带动打印平台19在滑动滑杆13辅助下平稳的上、下行走。z轴行走机构带动整个打印平台19的z轴上升与下降，两根滑动滑杆14，促使整个打印平台19在打印过程更稳固。
如图1所示，挤出装置的挤压板16的底端置于打印材料容器15内。带螺旋纹的挤压螺杆17的一端连接挤压板16、另一端连接挤压电机18。挤压螺杆17的两边设置有辅助挤压杆22。挤压电机18装配在挤压螺杆17的顶端，它的主要功能是带动挤压螺杆17旋转和挤压板16挤压可加热的打印材料容器15里面的材料，该打印材料容器15内装合金粉末进行成品打印。随着x、y轴电机的走动挤出打印，挤出电机18是以8s/圈的速度转动，挤压板16向下挤压距离是0.3mm/秒。打印材料容器15为带加热元件的容器，最高温达到75摄氏度，由控制面板来主控整个转速以及容器的温度，该加热元件可以为电加热元件或者其它加热元件。打印材料容器15底端设置挤出打印头，该打印头为2mm的流出口。工作时，挤压电机18驱动挤压螺杆17向下运动，带动挤压板16将打印材料容器15内的打针材料挤出。
本实施例3d打印机的操作：
1、接通电源后，控制面板屏幕会显示打印菜单主界面。主界面可以看见工具菜单，点击进入工具菜单界面后，点击手动，进入手动模式，将打印平台与喷嘴距离调至1.5-3mm。然后点击装卸耗材，点击挤出装置中间温度加热，加热字体显示为红色，不加热为黑色。加热到75度后将材料加入挤出机。
2、此时机器会保持温度不变。点击打印头向下挤出，直到下方打印头出现pla材料。然后清理平台，喷嘴。保持平台喷嘴干净。
3、返回到控制面板主界面，插入有g代码的sd卡，点击打印，会进入sd卡界面。选择gcode文件，点击开始。机器会开始工作自至打印完成。
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。