一种多孔三维部件的3d打印制作方法及设备的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种多孔三维部件的3D打印制作方法及设备。
【背景技术】
[0002]3D打印是通过逐层添加材料获得三维部件的技术。在诸多3D打印成型工艺中，光固化3D打印是一种广泛受到重视的技术。常见的光固化3D打印是按照一定的扫描路径使光束照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化，然后再覆盖一层新的液态树脂，再进行照射固化，以此方式逐层照射叠加，从而获得三维的制件。这种技术常用于一些精度要求较高的模型、手板、工艺品的制作。但此技术只能用来成型实体的三维树脂部件，对于一些有特殊要求的如多孔部件则无法实现。
[0003]静电喷涂技术是利用高压静电场使微粒带电，在静电力作用下微粒沿着电场作定向运动，吸附在工件表面的一种表面处理方法，常用于喷涂作业中。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种多孔三维部件的3D打印制作方法及设备。
[0005]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]一种多孔三维部件的3D打印制作方法，包括以下步骤:
[0007]准备包含液态光敏树脂和高分子液体添加剂的成型用浆料，所述液态光敏树脂可用紫外光照射固化，所述高分子液体添加剂含有粘结剂成分并提供导电体；
[0008]在接收基底表面覆盖一层可溶性高分子粉末；
[0009]采用静电喷涂方式按照设定的程序向所述接收基底上喷射浆料形成一层图案；
[0010]对所述接收基底上的浆料图案照射紫外光进行固化；
[0011]在固化后的浆料图案上再覆盖一层可溶性高分子粉末，然后再次进行浆料的喷射、固化，以此方式层层叠加，从而获得成型的三维部件；
[0012]对成型的三维部件用溶剂和/或溶剂的蒸气进行清洗，将三维部件中的可溶性高分子粉末溶解，形成孔隙，由此获得多孔三维部件。
[0013]进一步地:
[0014]所述液态光敏树脂包括UV环氧丙烯酸酯、UV聚氨酯丙烯酸酯、UV不饱和聚酯、UV聚酯丙烯酸酯、UV聚醚丙烯酯、UV纯丙烯酸树脂、UV环氧树脂、UV有机硅低聚物中的一种或多种。
[0015]所述高分子液体添加剂包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚氧化乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、纤维素中的一种或多种溶解于水、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、甲醇、乙醇、或丙酮溶剂中所得的溶液。
[0016]所述成型用浆料中所述液态光敏树脂所占的质量百分比为85-95%，所述高分子液体添加剂所占的质量百分比为5-15%。
[0017]在所述接收基底上覆盖的高分子粉末层厚为30-200微米。
[0018]所述可溶性高分子粉末为水溶性高分子粉末，所述对成型的三维部件用溶剂和/或溶剂的蒸气进行清洗是用水配合水蒸气进行清洗。
[0019]一种多孔三维部件的3D打印制作设备，包括盛放浆料的容器、导电喷头、高压直流电源、接收基底、电极、紫外光源以及落粉装置，所述容器通过导管与所述导电喷头相连，所述导电喷头与所述高压直流电源的正极电连接，所述高压直流电源的负极与所述电极电连接，所述接收基底设置在所述导电喷头、所述紫外光源以及所述落粉装置的下方，所述电极与所述导电喷头相对设置在所述接收基底的下方。
[0020]进一步地:
[0021]所述导电喷头为不锈钢针头，所述电极为针状或柱状的电极。
[0022]还包括第一运动控制装置，所述容器、所述紫外光源和所述落粉装置安装在上固定板上，所述电极安装在电极固定板上，所述上固定板上通过连接杆与所述电极固定板固定连接，并耦合到所述第一运动控制装置，所述上固定板与所述电极固定板在所述第一运动控制装置的驱动下可沿X轴、Y轴、Z轴方向同步运动，其中X轴、Y轴方向定义水平面，Z轴方向定义竖直方向。
[0023]还包括第二运动控制装置，所述接收基底耦合到所述第二运动控制装置，所述接收基底在所述第二运动控制装置的驱动下可沿X轴、Y轴、Z轴方向运动，其中X轴、Y轴方向定义水平面，Z轴方向定义竖直方向。
[0024]本发明的有益效果:
[0025]本发明提供了一种3D打印制作方法的方法和设备，利用本发明可以用来制作多孔的三维部件。其中，在接收基底上铺一层可溶性高分子粉末，利用静电喷涂的原理和设备，往接收基底上按照设定的程序喷射含液态光敏树脂和高分子液体添加剂的成型用浆料，形成一层图案，照射紫外光进行固化。在已经固化的树脂上再铺设一层可溶性高分子粉末，然后再进行喷射浆料、固化，以此方式层层叠加、最终获得三维部件。完成之后再用溶剂或溶剂的蒸气进行清洗，将三维部件中的高分子粉末溶解，形成孔洞，由此获得多孔的三维部件。本发明可成型多种树脂材料的三维多孔部件，无需加热系统就能实现三维多孔部件的3D打印制作，而且孔隙的大小易于控制，成型后的孔隙分布均匀，材料适用面广，本发明尤其适合于微小三维多孔部件的成型。
【附图说明】
[0026]图1为本发明多孔三维部件的3D打印制作设备一种实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
[0028]在一种实施例中，一种多孔三维部件的3D打印制作方法，包括以下步骤:
[0029]准备包含液态光敏树脂和高分子液体添加剂的成型用浆料，所述高分子液体添加剂含有粘结剂成分并提供导电体，所述液态光敏树脂可用紫外光照射固化；
[0030]在接收基底表面覆盖一层可溶性高分子粉末，粉末覆盖方式可以采用铺粉或落粉等方式；
[0031]采用静电喷涂方式按照设定的程序向所述接收基底上喷射浆料形成一层图案；
[0032]对所述接收基底上的浆料图案照射紫外光进行固化；
[0033]在固化后的浆料图案上再覆盖一层可溶性高分子粉末，然后再次进行浆料的喷射、固化，以此方式层层叠加，从而获得成型的三维部件；
[0034]对成型的三维部件用溶剂和/或溶剂的蒸气进行清洗，将三维部件中的可溶性高分子粉末溶解，形成孔隙，由此获得多孔三维部件。
[0035]在一种优选的实施例中，所述液态光敏树脂包括UV环氧丙烯酸酯、UV聚氨酯丙烯酸酯、UV不饱和聚酯、UV聚酯丙烯酸酯、UV聚醚丙烯酯、UV纯丙烯酸树脂、UV环氧树脂、UV有机硅低聚物中的一种或多种。
[0036]在一种优选的实施例中，所述高分子液体添加剂包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚氧化乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、纤维素中的一种或多种溶解于水、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、甲醇、乙醇、或丙酮溶剂中所得的溶液。
[0037]在一种优选的实施例中，所述成型用浆料中所述液态光敏树脂所占的质量百分比为85-95%，所述高分子液体添加剂所占的质量百分比为5-15%。
[0038]在一种优选的实施例中，在所述接收基底上覆盖的高分子粉末层厚为30-200微米。
[0039]在一种优选的实施例中，所述可溶性高分子粉末为水溶性高分子粉末，所述对成型的三维部件用溶剂和/或溶剂的蒸气进行清洗是用水配合水蒸气进行清洗。
[0040]如图1所示，在一种实施例中，一种多孔三维部件的3D打印制作设备，包括盛放浆料的容器3、导电喷头、高压直流电源、接收基底、电极、紫外光源2以及落粉装置，所述容器3通过导管7与所述导电喷头8相连，所述导电喷头8与所述高压直流电源10的正极电连接，所述高压直流电源10的负极与所述电极14电连接，所述接收基底12设置在所述导电喷头8、所述紫外光源2以及所述落粉装置的下方，所述电极14与所述导电喷头8相对设置在所述接收基底12的下方。落粉装置可包括进料筒4和落料管9。
[0041]在一种优选的实施例中，所述导电喷头8为不锈钢针头，所述电极14为针状或柱状的电极14。
[0042]在一种优选的实施例中，3D打印制作设备还包括第一运动控制装置I，所述容器3、所述紫外光源2和所述落粉装置安装在上固定板5上，所述电极14安装在电极固定板15上，所述上固定板5上通过连接杆13与所述电极固定板15固定连接，并耦合到