一种纤维级反应挤出3d打印方法

一种纤维级反应挤出3d打印方法
【专利摘要】本发明涉及一种纤维级反应挤出3D打印方法，将内酰胺单体和/或内酯单体与助剂、离子液体熔融后在催化剂作用下进行聚合反应，获得目标聚合物；然后将所述目标聚合物经熔融沉积3D打印，再经热处理后获得最终产品；所述热处理是指在100?180℃保持3?60min。本发明采用高精度高适应性3D打印机，成型精度高，效率高，制品力学性能好；采用从聚合单体直接到制品的工艺，提高了生产灵活性，同时也避免了尼龙、聚酯等半结晶聚合物由于结晶、温度差大引起的翘边，甚至无法打印的情况，避免了由于高聚物降解导致制件性能下降。本发明扩宽了熔融沉积3D打印材料的种类，提高了制品的品质，其在工艺品、机械、化工、仪表、汽车等领域有着广泛的应用。
【专利说明】
-种纤维级反应挤出3D打印方法
技术领域
[0001] 本发明属3D打印技术领域，设及一种纤维级反应挤出3D打印方法，特别是设及一 种从单体直接到制品的3的T印方法。
【背景技术】
[0002] 3D打印技术是目前逐渐热口兴起的一种快速成型技术，运是一种绿色化桌面快速 成形技术，具有体积小，成本低，污染低，使用方便等优点。其基本原理是W高分子材料为基 材，采用烙融堆积成型或烙融沉积成型技术，通过逐层打印方式完成物体对构造和形成，逐 层叠加最终形成产品，能在精确定位下逐层堆积构建各种=维物体。
[0003] 利用3D打印的特点，可W通过软件控制，并通过设备的改造，打印出具有特定功能 的材料。目前用于3D打印聚合物材料有丙締睛-下二締-苯乙締 S元共聚物(ABS)、聚乳酸 (PLA)、尼龙(PA)、聚碳酸醋(PC)和聚乙締醇(PVA)等，主要为聚合物产品。目前，随着3D打印 机技术逐渐发展，产品使用范围逐渐拓宽，市场对产品的要求不仅仅停留在本体性能上，对 3的T印产品的功能化要求也日益增加。
[0004] 专利"具有自清洁抗菌功能的3D打印材料及制备方法与应用"（CN104530668A)公 开了一种制备功能化3D打印材料的方法:该3D打印材料包含如下组分:聚乳酸或丙締睛-下 二締-苯乙締=元共聚物等高聚物70-85份;铁白、大红粉等颜料粉末1-5份、超细碳酸巧、超 细二氧化娃和滑石粉等无机填料1-5份、纳米抗菌剂二氧化铁0.5-1.5份、异戊橡胶、热塑性 聚醋弹性体粘结料10-20份。该发明通过将前述组分混合均匀;再将混合均匀的物料投入到 单螺杆塑料挤出机中，挤出、冷却定型、干燥、牵引、绕线，得到具有自清洁抗菌功能的3D打 印材料。专利"一种用于3D打印的阻燃复合材料及其制备方法"（CN104479349A)提供了一种 用于3D打印的阻燃复合材料，包括W下重量份的原料:60-95重量份的尼龙树脂；5-40重量 份的ABS树脂0.3-2重量份的润滑剂;5-20重量份的相容剂;0.2-1重量份的抗氧剂;5-30重 量份的无定型红憐，该方法所制备的3D打印原材料及其制品具有一定的阻燃性能。专利"一 种导电性3D打印塑料线条及其生产方法"（CN103788565A)，该发明公开了一种导电性3D打 印塑料线条及其生产方法，按照质量分数比包括W下组分：100份的ABS，35-55份的纳米导 电炭黑、0.5-3份的铁酸醋偶联剂，该发明得到3的T印塑料线材具有导电性。
[0005] 从现有技术来看，用于3D打印的功能复合材料及制品已有报道，但仍存在一些问 题，主要有W下几个方面:高分子原料中，主要是预先聚合好的材料，无法快速调控材料的 本体性能；在3D打印加工过程中，需要对聚合物再烙融，并且由于常规3D打印的烙融管较 短，为了保证聚合物烙融，需将加热溫度提高到聚合物烙点W上20-50°C，运个二次加工过 程对聚合物本身性能造成影响，容易产生低分子，在打印过程中容易出现气泡等，影响制件 的性能，同时，再烙融过程也是对能量的浪费。对于尼龙及聚醋材料来说，其吸水性较强，化 学稳定性相对较差，材料储存不便，不适用于产业化，运都是限制3D打印尼龙及聚醋材料发 展的重要因素。

【发明内容】

[0006] 为克服现有技术的不足，本发明提供一种纤维级反应挤出3D打印方法，是一种从 单体直接到制品的3D打印方法。本发明采用具有高精度高效高适应性的3D打印机，W聚合 物单体为原料，添加一定量的功能组分，经3D打印机成型获得具有特定功能的3D打印制品。 该方法从单体直接到制品，减少了常规3D打印步骤中冷却再烙融的步骤，降低了成本，同时 也避免了二次烙融过程降解对产品质量的影响，同时也避免了材料由于吸水等而导致的加 工过程中的降解及性能下降;从单体直接制品，可W降低加工成型溫度，避免由于溫差过大 而导致因热收缩率而引起的尺寸变化的问题;且可调控性强，可根据产品质量要求调控生 产工艺，实现单线多品种生产，生产连续性好；同时用具有高精度高效高适应性的3D打印 机，提高成型自由度、制作速度及成型件精度。
[0007] 本发明的一种纤维级反应挤出3D打印方法，将内酷胺单体和/或内醋单体与助剂、 离子液体烙融后在催化剂作用下进行聚合反应，获得目标聚合物;然后将所述目标聚合物 经烙融沉积3D打印，逐层堆积形成=维工件;所述=维工件经热处理后获得最终产品；
[000引所述离子液体）
3的一种或几种;在 打印原料中添加适量的离子液体，降低了半结晶聚合物的结晶度，降低了聚合物的烙点，使 其能在较低溫度下实现打印，同时离子液体在体系中可同时与多条分子链相互作用，使分 子链之间形成网络结构，降低分子链的移动能力，离子液体是交联中屯、，起到微交联的作 用，从而使聚合物在烙融前后的流动性差异降低。
[0009] 所述热处理是指在100-180°c保持3-60minD3D打印出来的制件，聚合反应并未完 全完成;本发明采用的聚合反应体系，在一定溫度下，本发明所述聚合物在催化剂的作用下 仍然有聚合活性，可W通过在一定溫度下热处理一段时间，使聚合反应继续进行，从而获得 特定分子量的产品，具有生产产品性能的可调节性。
[0010] 作为优选的技术方案：
[0011] 如上所述的一种纤维级反应挤出3D打印方法，所述内酷胺单体为戊内酷胺、己内 酷胺、庚内酷胺、辛内酷胺、葵内酷胺、十内酷胺、十一内酷胺、十二内酷胺中的一种W上;所 述内醋单体为戊内醋、己内醋、庚内醋、辛内醋、葵内醋、十内醋、^^一内醋、十二内醋中的一 种W上;所述催化剂为氨氧化钢、氨氧化钟、有机金属化合物中的一种W上;所述有机金属 化合物为甲基、乙基、丙基、下基、苯基中的一种与钢、钟、巧、儀中的一种结合形成的稳定化 合物;所述助剂为乙酷基己内酷胺、异氯酸醋、氨基甲酸醋、碳酸醋和横酸醋中的一种W上； 所述离子液体呆
'的一种或几种，其中，Ri为- Cn此n+l、苯基、乙締基中的一种，其中n= 1-10; R2为-Cm此m+l、苯基、乙締基中的一种，其中m = 1-10;R3为-Ca此3+1、苯基、乙締基中的一种，其中3=1-10瓜为-(：出26+1、苯基、乙締基中的一 种，其中 b = I -10 ; X为N03-、S042-、c〇32-、C曲CQQ-、cf3S〇3-、（ CF3 S〇2) 2N-、PF6-、BF4-、Br-、Cr、 AlCl4-、Al2Cl7-、Al3Ch〇-中的一种。
[0012] 如上所述的一种纤维级反应挤出3D打印方法，所述聚合反应的溫度为150-300°C， 催化剂添加量为0.01-lwt%，助剂添加量为0. l-5wt%，所述离子液体添加量为10-40wt%， 所述目标聚合物的数均分子量为1000-20000。
[0013] 如上所述的一种反应挤出的3D打印方法，所述聚合反应在螺杆挤出机中完成，通 过控制螺杆溫度、催化剂含量，精确调控聚合物的数均分子量;所述螺杆挤出机包括螺杆、 连接螺杆的挤出电机、加热圈、溫度传感器和计量累;所述螺杆为单螺杆、双螺杆、=螺杆中 的一种，长径比为12-48,等螺距，螺旋角为14-18%螺槽深度为1.5-3.5mm，表面粗糖度为 RaO . 4-0.8;所述连接螺杆的挤出电机固定安装在螺杆的右侧，由竖直支撑轴固定;所述加 热圈和溫度传感器安装在螺杆外面。
[0014] 如上所述的一种纤维级反应挤出3D打印方法，所述3D打印的步骤包括：
[0015] (1)在计算机上采用CAD或CAM软件设计产品图形，再进行模型的自动分层切片处 理，得到每一个加工层面的平面数据信息，并转化为成型的坐标G代码；
[0016] (2)所述目标聚合物向前输送，并通过计量累精确定量控制并由喷头系统挤出至 成型平台，成型平台在计算机系统控制下作X-Y平面运动；当挤出的聚合物的溫度低于固化 溫度后开始固化成型，成为成型件一层厚度的截面，结束一层的沉积材料迅速固化并与周 围材料粘结成型，成型平台在Z轴向上移动一层的高度，进行下一层的沉积，运样逐层堆积 形成=维工件。
[0017] 如上所述的一种纤维级反应挤出3D打印方法，所述的成型平台的移动速度为10- lOOOOmm/s ;所述计量累烙体流量为0.1-3000LA，精度为± 0.1 %，从而确保在成型过程中 挤出量的精确控制，保证整个机构在连续工作中的稳定性，同时起到增压的作用，确保高粘 度热塑性材料的顺利挤出成型。
[0018] 如上所述的一种纤维级反应挤出3D打印方法，所述3D打印采用=维打印机装置， 包括依次设置的螺杆挤出机构、=维运动机构、工作平台机构和计算机控制与驱动系统，所 述的螺杆挤出机构相对于工作平台和成型件固定不动;所述的工作平台机构安装在=维运 动机构上;所述计算机控制与驱动系统是用于整机的自动控制与驱动。
[0019] 如上所述的一种纤维级反应挤出3D打印方法，所述=维运动机构由X轴运动机构、 Y轴运动机构和Z轴运动机构组成;所述X轴运动机构包括X轴电机和丝杠导轨组成;所述Y轴 运动机构包括Y轴电机和丝杠导轨组成;所述Z轴运动机构包括Z轴电机和丝杠导轨组成;所 述X轴支撑固定在Y轴丝杠螺母上，Y轴支撑固定在成型工作平台支撑架上，Z轴竖直固定在 基座上。
[0020] 如上所述的一种纤维级反应挤出3D打印方法，所述工作平台机构由成型工作平 台、成型工作平台支撑架和调平螺母组成；所述成型工作平台安装在所述的X轴运动机构 上，具有合适的摩擦系数，能够很好的固定第一层打印材料;所述成型工作平台支撑架与所 述的Y轴运动机构固连，同时与Z轴运动滑块固接，能够随Z轴做上下直线运动;所述调平螺 母能够调节成型工作平台的高度，保证成型工作平台平面对喷头出料口的垂直度要求。
[0021] 如上所述的一种纤维级反应挤出3D打印方法，所述螺杆挤出机构为立式或者邸 式，其包括供料筒、螺杆挤出装置和与螺杆挤出装置相连的喷头系统;所述的供料筒包括与 螺杆挤出装置相连的供料筒，供料筒呈圆形漏斗状，外面设置干燥加热器;所述喷头系统由 输送管道、喷嘴、转盘、截止阀和冷却装置构成;所述喷嘴安装于输送管道末端，喷嘴个数至 少包括一个，其形状为圆形、矩形、S角形、菱形中的一种或几种，喷嘴上包含1-1000个喷 孔，喷孔形状为圆形、矩形、=角形、菱形、十字形、一字形、Y形中的一种或几种，喷孔出口直 径为10-500]im，同时喷嘴上方安装冷却装置，冷却装置为环吹风或侧吹风，风溫为15-25°C， 风速为0.01-0.1 m/s;所述截止阀安装于喷头的冷却装置上方，用于控制多喷头的工作状 态。
[0022] 有益效果：
[0023] 本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
[0024] (1)本发明通过采用螺杆和计量累的组合，实现成型过程中喷头出丝量的精确控 制和出丝的稳定性，提高成型精度;同时通过计量累的增压作用，实现成型高粘度热塑性聚 合物，从而拓宽成型材料的选择范围，使其具有高适应性。
[0025] (2)本发明通过计量累的增压作用，可W有效地提高材料从喷嘴的挤出速度，更快 的堆积成型件，从而提高成型效率;此外，增压能够使用直径更小的喷嘴，减小挤出材料的 横截面积，取得更好的成型精度，同时由于挤出丝材比表面积的大大增加，其冷却速度增 加，进而能够进一步提高成型速度，而成型速度的提高，可W大大增加挤出丝材的取向度， 从而提高成型件的力学性能。
[0026] (3)本发明通过采用多喷头多喷嘴，可W同时成型多个成型件，从而可W有效提高 成型效率，满足批量成型的要求。
[0027] (4)由于烙融沉积3D打印加热管较短，为了使聚合物完全烙融，必须得提高烙融溫 度，而本发明从单体直接到制品，减少了常规3D打印步骤中冷却再烙融的步骤，降低了成 本;二次烙融过程容易产生小分子及引起降解，小分子在制件中会形成应力集中点，大大降 低了制件的力学性能，而降解会降低聚合物的分子量，分子量降低意味着材料本身力学性 能的降低，带来的是制品力学性能的降低，本发明则剔除了二次烙融过程，从而同避免了二 次烙融过程产生的小分子W及其他降解过程对产品质量的影响。
[0028] (5)本发明从单体直接到制品，减少了常规3D打印步骤中冷却再烙融的步骤，避免 了切片再烙融过程可W降低加工成型溫度，也避免了打印材料在储存过程中由于吸水等引 起的材料质量的下降及其引起的降解;本发明可通过精确调控聚合溫度，调控打印时聚合 物的分子量，再通过后处理获得成品，运样可W降低打印溫度，避免由于溫差过大而导致因 热收缩率而引起的尺寸变化的问题;本发明还可通过调控后处理工艺，获得不同性能的制 品，同时还起到消除热历史，热定型，进一步提高制件性能的作用。
[0029] (6)常规烙融沉积3D打印，通常一种原料只能打印一种性能的产品，本发明从单体 直接到制品，可通过调节聚合工艺及配方获得不同产品，大大提高了产品生产的灵活性，降 低了产品性能对原料的依赖性。
[0030] (7)本发明在打印原料中引入了适量的离子液体，降低了半结晶聚合物的结晶度， 降低了聚合物的烙点，使其能在较低溫度下实现打印，降低了打印溫度与环境溫度之间的 差值，避免了由于结晶及溫度差导致的制件收缩、性能下降等问题；同时离子液体在体系中 可同时与多条分子链相互作用，使分子链之间形成网络结构，降低分子链的移动能力，离子 液体是交联中屯、，起到微交联的作用，从而使聚合物在烙融前后的流动性差异降低，有利于 从喷嘴挤出的丝达到保形性。同时，离子液体可W起到润滑的作用，从而使FDM成形过程中 不会出现堵塞喷嘴现象，而且3D打印完的产品易于支撑材料或成形平台的分离，成型更稳 定。
[0031] (8)与常规烙融沉积3D打印相比，本发明所采用的喷孔出口的直径可W小至10皿， 达到纤维级标准，此设计可W大大提高3D打印的精度，使3的T印更加细腻，提高3D打印制品 的品质及精细度，同时也提高了 3D打印的适用范围。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本发明。应理解，运些实施例仅用于说明本发 明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术 人员可W对本发明作各种改动或修改，运些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限 定的范围。
[0033] 实施例1
[0034] -种反应挤出的3D打印方法，将内酷胺单体戊内酷胺和内醋单体戊内醋与添加量 为O.lwt%的助剂乙酷基己内酷胺和添加量为lOwt%的1-十六烷基-3-甲基咪挫类离子液 体;烙融后在添加量为0.0 lwt %的催化剂氨氧化钢作用下在溫度为150°C下进行聚合反应， 获得数均分子量为1000的目标聚合物，聚合反应在螺杆挤出机中完成，螺杆挤出机包括螺 杆、连接螺杆的挤出电机、加热圈、溫度传感器和计量累;螺杆为单螺杆，长径比为12,等螺 距，螺旋角为14°，螺槽深度为1.5mm，表面粗糖度为RaO.4;连接螺杆的挤出电机固定安装在 螺杆的右侧，由竖直支撑轴固定;加热圈和溫度传感器安装在螺杆外面;然后将目标聚合物 经烙融沉积3D打印，逐层堆积形成S维工件;S维工件在100°C保持3min后获得最终产品， 3D打印采用=维打印机装置，包括依次设置的螺杆挤出机构、=维运动机构、工作平台机构 和计算机控制与驱动系统，螺杆挤出机构相对于工作平台和成型件固定不动;工作平台机 构安装在=维运动机构上;计算机控制与驱动系统是用于整机的自动控制与驱动；=维运 动机构由X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构组成;X轴运动机构包括X轴电机和丝杠 导轨组成;Y轴运动机构包括Y轴电机和丝杠导轨组成;Z轴运动机构包括Z轴电机和丝杠导 轨组成;X轴支撑固定在Y轴丝杠螺母上，Y轴支撑固定在成型工作平台支撑架上，Z轴竖直固 定在基座上;工作平台机构由成型工作平台、成型工作平台支撑架和调平螺母组成;成型工 作平台安装在X轴运动机构上，具有合适的摩擦系数，能够很好的固定第一层打印材料;成 型工作平台支撑架与所述的Y轴运动机构固连，同时与Z轴运动滑块固接，能够随Z轴做上下 直线运动；调平螺母能够调节成型工作平台的高度，保证成型工作平台平面对喷头出料口 的垂直度要求;螺杆挤出机构为立式，其包括供料筒、螺杆挤出装置和与螺杆挤出装置相连 的喷头系统;供料筒包括与螺杆挤出装置相连的供料筒，供料筒呈圆形漏斗状，外面设置干 燥加热器;喷头系统由输送管道、喷嘴、转盘、截止阀和冷却装置构成;喷嘴安装于输送管道 末端，喷嘴个数一个，其形状为圆形，喷嘴上包含1个喷孔，喷孔形状为圆形，喷孔出口直径 为lOwn，同时喷嘴上方安装冷却装置，冷却装置为环吹风，风溫为15°C，风速为O.Olm/s;截 止阀安装于喷头的冷却装置上方；
[0(X3日]具体3D打印的步骤包括：
[0036] (1)在计算机上采用CAD软件设计产品图形，再进行模型的自动分层切片处理，得 到每一个加工层面的平面数据信息，并转化为成型的坐标G代码；
[0037] (2)目标聚合物向前输送，并通过计量累精确定量控制并由喷头系统挤出至成型 平台，成型平台在计算机系统控制下作X-Y平面运动，成型平台的移动速度为lOmm/s，计量 累烙体流量为0.1LA，精度为0.1%;当挤出的聚合物的溫度低于固化溫度后开始固化成 型，成为成型件一层厚度的截面，结束一层的沉积材料迅速固化并与周围材料粘结成型，成 型平台在Z轴向上移动一层的高度，进行下一层的沉积，运样逐层堆积形成=维工件。
[003引实施例2
[0039] 一种反应挤出的3D打印方法，将内酷胺单体己内酷胺和内醋单体己内醋与添加量 为5wt %的助剂异氯酸醋和添加量为40wt %的1-丙基-3-甲基咪挫类离子液体;烙融后在添 加量为Iwt%的催化剂氨氧化钟作用下在溫度为300°C下进行聚合反应，获得数均分子量为 20000的目标聚合物，聚合反应在螺杆挤出机中完成，螺杆挤出机包括螺杆、连接螺杆的挤 出电机、加热圈、溫度传感器和计量累;螺杆为双螺杆，长径比为48,等螺距，螺旋角为18% 螺槽深度为3.5mm，表面粗糖度为RaO. 8;连接螺杆的挤出电机固定安装在螺杆的右侧，由竖 直支撑轴固定;加热圈和溫度传感器安装在螺杆外面;然后将目标聚合物经烙融沉积3D打 印，逐层堆积形成=维工件;=维工件在180°C保持60min后获得最终产品，3D打印采用=维 打印机装置，包括依次设置的螺杆挤出机构、=维运动机构、工作平台机构和计算机控制与 驱动系统，螺杆挤出机构相对于工作平台和成型件固定不动;工作平台机构安装在=维运 动机构上;计算机控制与驱动系统是用于整机的自动控制与驱动;=维运动机构由X轴运动 机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构组成;X轴运动机构包括X轴电机和丝杠导轨组成;Y轴运 动机构包括Y轴电机和丝杠导轨组成；Z轴运动机构包括Z轴电机和丝杠导轨组成;X轴支撑 固定在Y轴丝杠螺母上，Y轴支撑固定在成型工作平台支撑架上，Z轴竖直固定在基座上;工 作平台机构由成型工作平台、成型工作平台支撑架和调平螺母组成;成型工作平台安装在X 轴运动机构上，具有合适的摩擦系数，能够很好的固定第一层打印材料;成型工作平台支撑 架与Y轴运动机构固连，同时与Z轴运动滑块固接，能够随Z轴做上下直线运动；调平螺母能 够调节成型工作平台的高度，保证成型工作平台平面对喷头出料口的垂直度要求;螺杆挤 出机构为邸式，其包括供料筒、螺杆挤出装置和与螺杆挤出装置相连的喷头系统;供料筒包 括与螺杆挤出装置相连的供料筒，供料筒呈圆形漏斗状，外面设置干燥加热器;喷头系统由 输送管道、喷嘴、转盘、截止阀和冷却装置构成;喷嘴安装于输送管道末端，喷嘴个数包括2 个，其形状为矩形，喷嘴上包含1000个喷孔，喷孔形状为矩形，喷孔出口直径为500WH，同时 喷嘴上方安装冷却装置，冷却装置为侧吹风，风溫为25°C，风速为O.lm/s;截止阀安装于喷 头的冷却装置上方；
[0040] 具体3D打印的步骤包括：
[0041] (1)在计算机上采用CAM软件设计产品图形，再进行模型的自动分层切片处理，得 到每一个加工层面的平面数据信息，并转化为成型的坐标G代码；
[0042] (2)目标聚合物向前输送，并通过计量累精确定量控制并由喷头系统挤出至成型 平台，成型平台在计算机系统控制下作X-Y平面运动，成型平台的移动速度为lOOOOmm/s，计 量累烙体流量为3000LA，精度为-0.1%;当挤出的聚合物的溫度低于固化溫度后开始固化 成型，成为成型件一层厚度的截面，结束一层的沉积材料迅速固化并与周围材料粘结成型， 成型平台在Z轴向上移动一层的高度，进行下一层的沉积，运样逐层堆积形成=维工件。
[0043] 实施例3
[0044] -种反应挤出的3D打印方法，将内酷胺单体庚内酷胺和内醋单体庚内醋与添加量 为0.5wt%的助剂氨基甲酸醋和添加量为15wt%的1,3-二甲基咪挫类离子液体;烙融后在 添加量为O.OSwt%的催化剂甲基与钢结合形成的的稳定化合物作用下在溫度为250°C下进 行聚合反应，获得数均分子量为10000的目标聚合物，聚合反应在螺杆挤出机中完成，螺杆 挤出机包括螺杆、连接螺杆的挤出电机、加热圈、溫度传感器和计量累;螺杆为=螺杆，长径 比为45,等螺距，螺旋角为16°，螺槽深度为1.8mm，表面粗糖度为RaO.6;连接螺杆的挤出电 机固定安装在螺杆的右侧，由竖直支撑轴固定;加热圈和溫度传感器安装在螺杆外面;然后 将目标聚合物经烙融沉积3D打印，逐层堆积形成=维工件;=维工件在120°C保持IOmin后 获得最终产品，3D打印采用=维打印机装置，包括依次设置的螺杆挤出机构、=维运动机 构、工作平台机构和计算机控制与驱动系统，螺杆挤出机构相对于工作平台和成型件固定 不动；工作平台机构安装在=维运动机构上;计算机控制与驱动系统是用于整机的自动控 制与驱动;=维运动机构由X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构组成;X轴运动机构包 括X轴电机和丝杠导轨组成;Y轴运动机构包括Y轴电机和丝杠导轨组成;Z轴运动机构包括Z 轴电机和丝杠导轨组成;X轴支撑固定在Y轴丝杠螺母上，Y轴支撑固定在成型工作平台支撑 架上，Z轴竖直固定在基座上;工作平台机构由成型工作平台、成型工作平台支撑架和调平 螺母组成;成型工作平台安装在X轴运动机构上，具有合适的摩擦系数，能够很好的固定第 一层打印材料;成型工作平台支撑架与Y轴运动机构固连，同时与Z轴运动滑块固接，能够随 Z轴做上下直线运动;调平螺母能够调节成型工作平台的高度，保证成型工作平台平面对喷 头出料口的垂直度要求;螺杆挤出机构为立式，其包括供料筒、螺杆挤出装置和与螺杆挤出 装置相连的喷头系统;供料筒包括与螺杆挤出装置相连的供料筒，供料筒呈圆形漏斗状，外 面设置干燥加热器;喷头系统由输送管道、喷嘴、转盘、截止阀和冷却装置构成;喷嘴安装于 输送管道末端，喷嘴个数包括3个，其形状为=角形，喷嘴上包含800个喷孔，喷孔形状为= 角形，喷孔出口直径为100皿，同时喷嘴上方安装冷却装置，冷却装置为环吹风，风溫为20 °C，风速为0.05m/s;截止阀安装于喷头的冷却装置上方；
[0045] 具体3D打印的步骤包括：
[0046] (1)在计算机上采用CAD软件设计产品图形，再进行模型的自动分层切片处理，得 到每一个加工层面的平面数据信息，并转化为成型的坐标G代码；
[0047] (2)所述目标聚合物向前输送，并通过计量累精确定量控制并由喷头系统挤出至 成型平台，成型平台在计算机系统控制下作X-Y平面运动，成型平台的移动速度为lOOmm/s， 计量累烙体流量为lOOOL/h，精度为0.1%;当挤出的聚合物的溫度低于固化溫度后开始固 化成型，成为成型件一层厚度的截面，结束一层的沉积材料迅速固化并与周围材料粘结成 型，成型平台在Z轴向上移动一层的高度，进行下一层的沉积，运样逐层堆积形成=维工件。 [004引实施例4
[0049] -种反应挤出的3D打印方法，将内酷胺单体辛内酷胺和内醋单体辛内醋与添加量 为2wt%的助剂碳酸醋和添加量为20wt%的1-十四烷基-2,3-二甲基咪挫类离子液体;烙融 后在添加量为0. 〇7wt %的乙基与钟结合形成的稳定化合物作用下在溫度为200°C下进行聚 合反应，获得数均分子量为1000的目标聚合物，聚合反应在螺杆挤出机中完成，螺杆挤出机 包括螺杆、连接螺杆的挤出电机、加热圈、溫度传感器和计量累；螺杆为单螺杆，长径比为 15,等螺距，螺旋角为16°，螺槽深度为1.8mm，表面粗糖度为RaO.6;连接螺杆的挤出电机固 定安装在螺杆的右侧，由竖直支撑轴固定;加热圈和溫度传感器安装在螺杆外面;然后将目 标聚合物经烙融沉积3D打印，逐层堆积形成=维工件;=维工件在100°C保持60min后获得 最终产品，3D打印采用=维打印机装置，包括依次设置的螺杆挤出机构、=维运动机构、工 作平台机构和计算机控制与驱动系统，螺杆挤出机构相对于工作平台和成型件固定不动； 工作平台机构安装在=维运动机构上;计算机控制与驱动系统是用于整机的自动控制与驱 动;=维运动机构由X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构组成;X轴运动机构包括X轴 电机和丝杠导轨组成;Y轴运动机构包括Y轴电机和丝杠导轨组成；Z轴运动机构包括Z轴电 机和丝杠导轨组成;X轴支撑固定在Y轴丝杠螺母上，Y轴支撑固定在成型工作平台支撑架 上，Z轴竖直固定在基座上;工作平台机构由成型工作平台、成型工作平台支撑架和调平螺 母组成;成型工作平台安装在X轴运动机构上，具有合适的摩擦系数，能够很好的固定第一 层打印材料;成型工作平台支撑架与所述的Y轴运动机构固连，同时与Z轴运动滑块固接，能 够随Z轴做上下直线运动;调平螺母能够调节成型工作平台的高度，保证成型工作平台平面 对喷头出料口的垂直度要求;螺杆挤出机构为邸式，其包括供料筒、螺杆挤出装置和与螺杆 挤出装置相连的喷头系统;供料筒包括与螺杆挤出装置相连的供料筒，供料筒呈圆形漏斗 状，外面设置干燥加热器;喷头系统由输送管道、喷嘴、转盘、截止阀和冷却装置构成;喷嘴 安装于输送管道末端，喷嘴个数包括一个，其形状为菱形，喷嘴上包含500个喷孔，喷孔形状 为菱形，喷孔出口直径为50WH，同时喷嘴上方安装冷却装置，冷却装置为环吹风，风溫为19 °C，风速为0.02m/s;截止阀安装于喷头的冷却装置上方；
[0050] 具体3D打印的步骤包括：
[0051] (1)在计算机上采用CAD软件设计产品图形，再进行模型的自动分层切片处理，得 到每一个加工层面的平面数据信息，并转化为成型的坐标G代码；
[0052] (2)所述目标聚合物向前输送，并通过计量累精确定量控制并由喷头系统挤出至 成型平台，成型平台在计算机系统控制下作X-Y平面运动，成型平台的移动速度为6000mm/ S，计量累烙体流量为1500LA，精度为-0.1%;当挤出的聚合物的溫度低于固化溫度后开始 固化成型，成为成型件一层厚度的截面，结束一层的沉积材料迅速固化并与周围材料粘结 成型，成型平台在Z轴向上移动一层的高度，进行下一层的沉积，运样逐层堆积形成=维工 件。
[0化3] 实施例5
[0054] -种反应挤出的3D打印方法，将内酷胺单体葵内酷胺和内醋单体葵内醋与添加量 为3.5wt%的助剂横酸醋和添加量为25wt%的N-乙基化晚类离子液体;烙融后在添加量为 0.3wt %的丙基与巧结合形成的稳定化合物作用下在溫度为160°C下进行聚合反应，获得数 均分子量为1000的目标聚合物，聚合反应在螺杆挤出机中完成，螺杆挤出机包括螺杆、连接 螺杆的挤出电机、加热圈、溫度传感器和计量累;螺杆为单螺杆，长径比为32,等螺距，螺旋 角为16°，螺槽深度为1.5mm，表面粗糖度为RaO.8;连接螺杆的挤出电机固定安装在螺杆的 右侧，由竖直支撑轴固定;加热圈和溫度传感器安装在螺杆外面;然后将目标聚合物经烙融 沉积3D打印，逐层堆积形成=维工件;=维工件在110°C保持12min后获得最终产品，3D打印 采用=维打印机装置，包括依次设置的螺杆挤出机构、=维运动机构、工作平台机构和计算 机控制与驱动系统，螺杆挤出机构相对于工作平台和成型件固定不动;工作平台机构安装 在=维运动机构上；计算机控制与驱动系统是用于整机的自动控制与驱动;=维运动机构 由X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构组成;X轴运动机构包括X轴电机和丝杠导轨组 成;Y轴运动机构包括Y轴电机和丝杠导轨组成;Z轴运动机构包括Z轴电机和丝杠导轨组成； X轴支撑固定在Y轴丝杠螺母上，Y轴支撑固定在成型工作平台支撑架上，Z轴竖直固定在基 座上;工作平台机构由成型工作平台、成型工作平台支撑架和调平螺母组成;成型工作平台 安装在X轴运动机构上，具有合适的摩擦系数，能够很好的固定第一层打印材料;成型工作 平台支撑架与Y轴运动机构固连，同时与Z轴运动滑块固接，能够随Z轴做上下直线运动；调 平螺母能够调节成型工作平台的高度，保证成型工作平台平面对喷头出料口的垂直度要 求;螺杆挤出机构为立式，其包括供料筒、螺杆挤出装置和与螺杆挤出装置相连的喷头系 统；供料筒包括与螺杆挤出装置相连的供料筒，供料筒呈圆形漏斗状，外面设置干燥加热 器;喷头系统由输送管道、喷嘴、转盘、截止阀和冷却装置构成;喷嘴安装于输送管道末端， 喷嘴个数包括10个，其形状为菱形，喷嘴上包含600个喷孔，喷孔形状为十字形，喷孔出口直 径为80皿，同时喷嘴上方安装冷却装置，冷却装置为侧吹风，风溫为22°C，风速为0.09m/s; 截止阀安装于喷头的冷却装置上方；
[0055] 具体3D打印的步骤包括：
[0056] (1)在计算机上采用CAD或CAM软件设计产品图形，再进行模型的自动分层切片处 理，得到每一个加工层面的平面数据信息，并转化为成型的坐标G代码；
[0057] (2)目标聚合物向前输送，并通过计量累精确定量控制并由喷头系统挤出至成型 平台，成型平台在计算机系统控制下作X-Y平面运动，成型平台的移动速度为6000mm/s，计 量累烙体流量为100LA，精度为0.1%;当挤出的聚合物的溫度低于固化溫度后开始固化成 型，成为成型件一层厚度的截面，结束一层的沉积材料迅速固化并与周围材料粘结成型，成 型平台在Z轴向上移动一层的高度，进行下一层的沉积，运样逐层堆积形成=维工件。
[0化引实施例6
[0059] -种反应挤出的3D打印方法，将内酷胺单体十内酷胺和内醋单体十内醋与添加量 为4wt%的助剂乙酷基己内酷胺和添加量为23wt%的N-辛基化晚类离子液体;烙融后在添 加量为0.2wt%的催化剂下基与儀结合形成的稳定化合物作用下在溫度为160°C下进行聚 合反应，获得数均分子量为1200的目标聚合物，聚合反应在螺杆挤出机中完成，螺杆挤出机 包括螺杆、连接螺杆的挤出电机、加热圈、溫度传感器和计量累；螺杆为单螺杆，长径比为 30,等螺距，螺旋角为14°，螺槽深度为1.8mm，表面粗糖度为RaO.5;连接螺杆的挤出电机固 定安装在螺杆的右侧，由竖直支撑轴固定;加热圈和溫度传感器安装在螺杆外面;然后将目 标聚合物经烙融沉积3D打印，逐层堆积形成=维工件;=维工件在130°C保持30min后获得 最终产品，3D打印采用=维打印机装置，包括依次设置的螺杆挤出机构、=维运动机构、工 作平台机构和计算机控制与驱动系统，螺杆挤出机构相对于工作平台和成型件固定不动； 工作平台机构安装在=维运动机构上;计算机控制与驱动系统是用于整机的自动控制与驱 动;=维运动机构由X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构组成;X轴运动机构包括X轴 电机和丝杠导轨组成;Y轴运动机构包括Y轴电机和丝杠导轨组成；Z轴运动机构包括Z轴电 机和丝杠导轨组成;X轴支撑固定在Y轴丝杠螺母上，Y轴支撑固定在成型工作平台支撑架 上，Z轴竖直固定在基座上;工作平台机构由成型工作平台、成型工作平台支撑架和调平螺 母组成;成型工作平台安装在X轴运动机构上，具有合适的摩擦系数，能够很好的固定第一 层打印材料;成型工作平台支撑架与Y轴运动机构固连，同时与Z轴运动滑块固接，能够随Z 轴做上下直线运动；调平螺母能够调节成型工作平台的高度，保证成型工作平台平面对喷 头出料口的垂直度要求;螺杆挤出机构为邸式，其包括供料筒、螺杆挤出装置和与螺杆挤出 装置相连的喷头系统;供料筒包括与螺杆挤出装置相连的供料筒，供料筒呈圆形漏斗状，外 面设置干燥加热器;喷头系统由输送管道、喷嘴、转盘、截止阀和冷却装置构成;喷嘴安装于 输送管道末端，喷嘴个数包括8个，其形状为圆形、矩形，喷嘴上包含650个喷孔，喷孔形状为 圆形、矩形，喷孔出口直径为35WI1，同时喷嘴上方安装冷却装置，冷却装置为侧吹风，风溫为 15°C，风速为O.lm/s;截止阀安装于喷头的冷却装置上方；
[0060] 具体3D打印的步骤包括：
[0061] (1)在计算机上采用CAM软件设计产品图形，再进行模型的自动分层切片处理，得 到每一个加工层面的平面数据信息，并转化为成型的坐标G代码；
[0062] (2)所述目标聚合物向前输送，并通过计量累精确定量控制并由喷头系统挤出至 成型平台，成型平台在计算机系统控制下作X-Y平面运动，成型平台的移动速度为30mm/s， 计量累烙体流量为120LA，精度为-0.1%;当挤出的聚合物的溫度低于固化溫度后开始固 化成型，成为成型件一层厚度的截面，结束一层的沉积材料迅速固化并与周围材料粘结成 型，成型平台在Z轴向上移动一层的高度，进行下一层的沉积，运样逐层堆积形成=维工件。
[0063] 实施例7
[0064] -种反应挤出的30打印方法，将内酷胺单体^^一内酷胺和内醋单体^^一内醋与添 加量为O.lwt%的助剂乙酷基己内酷胺和异氯酸醋和添加量为30wt%的N-辛基-4-甲基化 晚类离子液体，乙酷基己内酷胺和异氯酸醋的质量比为1:1;烙融后在添加量为Iwt%的催 化剂苯基与钢结合形成的稳定化合物作用下在溫度为30(TC下进行聚合反应，获得数均分 子量为1000的目标聚合物，聚合反应在螺杆挤出机中完成，螺杆挤出机包括螺杆、连接螺杆 的挤出电机、加热圈、溫度传感器和计量累；螺杆为=螺杆，长径比为48,等螺距，螺旋角为 18°，螺槽深度为1.5mm，表面粗糖度为RaO. 8;连接螺杆的挤出电机固定安装在螺杆的右侧， 由竖直支撑轴固定;加热圈和溫度传感器安装在螺杆外面;然后将目标聚合物经烙融沉积 3D打印，逐层堆积形成=维工件;=维工件在160°C保持40min后获得最终产品，3D打印采用 =维打印机装置，包括依次设置的螺杆挤出机构、=维运动机构、工作平台机构和计算机控 制与驱动系统，螺杆挤出机构相对于工作平台和成型件固定不动;工作平台机构安装在= 维运动机构上;计算机控制与驱动系统是用于整机的自动控制与驱动;=维运动机构由X轴 运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构组成;X轴运动机构包括X轴电机和丝杠导轨组成;Y 轴运动机构包括Y轴电机和丝杠导轨组成;Z轴运动机构包括Z轴电机和丝杠导轨组成;X轴 支撑固定在Y轴丝杠螺母上，Y轴支撑固定在成型工作平台支撑架上，Z轴竖直固定在基座 上;工作平台机构由成型工作平台、成型工作平台支撑架和调平螺母组成;成型工作平台安 装在X轴运动机构上，具有合适的摩擦系数，能够很好的固定第一层打印材料;成型工作平 台支撑架与所述的Y轴运动机构固连，同时与Z轴运动滑块固接，能够随Z轴做上下直线运 动；调平螺母能够调节成型工作平台的高度，保证成型工作平台平面对喷头出料口的垂直 度要求;螺杆挤出机构为立式或者邸式，其包括供料筒、螺杆挤出装置和与螺杆挤出装置相 连的喷头系统;供料筒包括与螺杆挤出装置相连的供料筒，供料筒呈圆形漏斗状，外面设置 干燥加热器;喷头系统由输送管道、喷嘴、转盘、截止阀和冷却装置构成;喷嘴安装于输送管 道末端，喷嘴个数包括10个，其形状为=角形、菱形，喷嘴上包含800个喷孔，喷孔形状为十 字形、一字形，喷孔出口直径为25WH，同时喷嘴上方安装冷却装置，冷却装置为环吹风或侧 吹风，风溫为25 °C，风速为0.1 m/s;截止阀安装于喷头的冷却装置上方；
[0(?日]具体3D打印的步骤包括：
[0066] (1)在计算机上采用CAD软件设计产品图形，再进行模型的自动分层切片处理，得 到每一个加工层面的平面数据信息，并转化为成型的坐标G代码；
[0067] (2)所述目标聚合物向前输送，并通过计量累精确定量控制并由喷头系统挤出至 成型平台，成型平台在计算机系统控制下作X-Y平面运动，成型平台的移动速度为lOmm/s， 计量累烙体流量为0.1LA，精度为0.1%;当挤出的聚合物的溫度低于固化溫度后开始固化 成型，成为成型件一层厚度的截面，结束一层的沉积材料迅速固化并与周围材料粘结成型， 成型平台在Z轴向上移动一层的高度，进行下一层的沉积，运样逐层堆积形成=维工件。
[006引实施例8
[0069] -种反应挤出的3D打印方法，将内酷胺单体十二内酷胺和内醋单体十二内醋与添 加量为5wt%的助剂氨基甲酸醋和碳酸醋的混合物，其中氨基甲酸醋和碳酸醋的质量比为 1:2, W及添加量为36wt%的N-甲基，丙基赃晚型离子液体;烙融后在添加量为0.9wt%的催 化剂氨氧化钢和氨氧化钟的混合物(其中氨氧化钢和氨氧化钟的质量比为2:1)作用下在溫 度为160°C下进行聚合反应，获得数均分子量为10000的目标聚合物，聚合反应在螺杆挤出 机中完成，螺杆挤出机包括螺杆、连接螺杆的挤出电机、加热圈、溫度传感器和计量累;螺杆 为单螺杆，长径比为30，等螺距，螺旋角为14°，螺槽深度为3.5mm，表面粗糖度为RaO. 4;连接 螺杆的挤出电机固定安装在螺杆的右侧，由竖直支撑轴固定;加热圈和溫度传感器安装在 螺杆外面;然后将目标聚合物经烙融沉积3D打印，逐层堆积形成=维工件;=维工件在150 °C保持IOmin后获得最终产品，3D打印采用S维打印机装置，包括依次设置的螺杆挤出机 构、=维运动机构、工作平台机构和计算机控制与驱动系统，螺杆挤出机构相对于工作平台 和成型件固定不动；工作平台机构安装在=维运动机构上;计算机控制与驱动系统是用于 整机的自动控制与驱动;=维运动机构由X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构组成;X 轴运动机构包括X轴电机和丝杠导轨组成;Y轴运动机构包括Y轴电机和丝杠导轨组成;Z轴 运动机构包括Z轴电机和丝杠导轨组成;X轴支撑固定在Y轴丝杠螺母上，Y轴支撑固定在成 型工作平台支撑架上，Z轴竖直固定在基座上;工作平台机构由成型工作平台、成型工作平 台支撑架和调平螺母组成;成型工作平台安装在X轴运动机构上，具有合适的摩擦系数，能 够很好的固定第一层打印材料;成型工作平台支撑架与所述的Y轴运动机构固连，同时与Z 轴运动滑块固接，能够随Z轴做上下直线运动；调平螺母能够调节成型工作平台的高度，保 证成型工作平台平面对喷头出料口的垂直度要求;螺杆挤出机构为立式或者邸式，其包括 供料筒、螺杆挤出装置和与螺杆挤出装置相连的喷头系统;供料筒包括与螺杆挤出装置相 连的供料筒，供料筒呈圆形漏斗状，外面设置干燥加热器;喷头系统由输送管道、喷嘴、转 盘、截止阀和冷却装置构成;喷嘴安装于输送管道末端，喷嘴个数包括6个，其形状为菱形， 喷嘴上包含600个喷孔，喷孔形状为Y形，喷孔出口直径为300WI1，同时喷嘴上方安装冷却装 置，冷却装置为环吹风，风溫为15°C，风速为O.lm/s;截止阀安装于喷头的冷却装置上方；
[0070] 具体3D打印的步骤包括：
[0071] (1)在计算机上采用CAM软件设计产品图形，再进行模型的自动分层切片处理，得 到每一个加工层面的平面数据信息，并转化为成型的坐标G代码；
[0072] (2)所述目标聚合物向前输送，并通过计量累精确定量控制并由喷头系统挤出至 成型平台，成型平台在计算机系统控制下作X-Y平面运动，成型平台的移动速度为1000 Omm/ S，计量累烙体流量为0.1LA，精度为-0.1%;当挤出的聚合物的溫度低于固化溫度后开始 固化成型，成为成型件一层厚度的截面，结束一层的沉积材料迅速固化并与周围材料粘结 成型，成型平台在Z轴向上移动一层的高度，进行下一层的沉积，运样逐层堆积形成=维工 件。
[0073] 实施例9
[0074] -种反应挤出的3D打印方法，将质量比为1:1的戊内酷胺、己内酷胺与添加量为 5wt%的助剂乙酷基己内酷胺，及添加量为35wt%N-甲基，乙基赃晚型离子型液体和1,3-二 甲基咪挫类离子型液体的混合物，其中N-甲基，乙基赃晚型离子液体与1,3-二甲基咪挫类 离子液体的质量比为3: 2;烙融后在添加量为0.0 lwt %的催化剂氨氧化钢作用下在溫度为 300°C下进行聚合反应，获得数均分子量为20000的目标聚合物，聚合反应在螺杆挤出机中 完成，螺杆挤出机包括螺杆、连接螺杆的挤出电机、加热圈、溫度传感器和计量累;螺杆为单 螺杆，长径比为12,等螺距，螺旋角为14°，螺槽深度为1.5mm，表面粗糖度为RaO.8;连接螺杆 的挤出电机固定安装在螺杆的右侧，由竖直支撑轴固定;加热圈和溫度传感器安装在螺杆 外面;然后将目标聚合物经烙融沉积3D打印，逐层堆积形成=维工件;=维工件在100°C保 持60min后获得最终产品，3D打印采用=维打印机装置，包括依次设置的螺杆挤出机构、= 维运动机构、工作平台机构和计算机控制与驱动系统，螺杆挤出机构相对于工作平台和成 型件固定不动；工作平台机构安装在=维运动机构上;计算机控制与驱动系统是用于整机 的自动控制与驱动;=维运动机构由X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构组成;X轴运 动机构包括X轴电机和丝杠导轨组成;Y轴运动机构包括Y轴电机和丝杠导轨组成;Z轴运动 机构包括Z轴电机和丝杠导轨组成;X轴支撑固定在Y轴丝杠螺母上，Y轴支撑固定在成型工 作平台支撑架上，Z轴竖直固定在基座上;工作平台机构由成型工作平台、成型工作平台支 撑架和调平螺母组成;成型工作平台安装在X轴运动机构上，具有合适的摩擦系数，能够很 好的固定第一层打印材料;成型工作平台支撑架与所述的Y轴运动机构固连，同时与Z轴运 动滑块固接，能够随Z轴做上下直线运动；调平螺母能够调节成型工作平台的高度，保证成 型工作平台平面对喷头出料口的垂直度要求;螺杆挤出机构为立式或者邸式，其包括供料 筒、螺杆挤出装置和与螺杆挤出装置相连的喷头系统;供料筒包括与螺杆挤出装置相连的 供料筒，供料筒呈圆形漏斗状，外面设置干燥加热器;喷头系统由输送管道、喷嘴、转盘、截 止阀和冷却装置构成;喷嘴安装于输送管道末端，喷嘴个数包括一个，其形状为圆形，喷嘴 上包含1喷孔，喷孔形状为圆形，喷孔出口直径为500WH，同时喷嘴上方安装冷却装置，冷却 装置为环吹风，风溫为15°C，风速为O.Olm/s;截止阀安装于喷头的冷却装置上方；
[0075] 具体3D打印的步骤包括：
[0076] (1)在计算机上采用CAM软件设计产品图形，再进行模型的自动分层切片处理，得 到每一个加工层面的平面数据信息，并转化为成型的坐标G代码；
[0077] (2)所述目标聚合物向前输送，并通过计量累精确定量控制并由喷头系统挤出至 成型平台，成型平台在计算机系统控制下作X-Y平面运动，成型平台的移动速度为500mm/s， 计量累烙体流量为3000LA，精度为0.1%;当挤出的聚合物的溫度低于固化溫度后开始固 化成型，成为成型件一层厚度的截面，结束一层的沉积材料迅速固化并与周围材料粘结成 型，成型平台在Z轴向上移动一层的高度，进行下一层的沉积，运样逐层堆积形成=维工件。 [007引实施例10
[0079] -种反应挤出的3D打印方法，将质量比为1:1的戊内酷胺、己内酷胺与添加量为 5wt%的助剂乙酷基己内酷胺，及添加量为12wt%的N-甲基，乙基赃晚型离子液体烙融后在 添加量为O.Olwt%的催化剂氨氧化钢作用下在溫度为300°C下进行聚合反应，获得数均分 子量为20000的目标聚合物，聚合反应在螺杆挤出机中完成，螺杆挤出机包括螺杆、连接螺 杆的挤出电机、加热圈、溫度传感器和计量累;螺杆为单螺杆，长径比为12,等螺距，螺旋角 为14°，螺槽深度为1.5mm，表面粗糖度为RaO.8;连接螺杆的挤出电机固定安装在螺杆的右 侦U，由竖直支撑轴固定;加热圈和溫度传感器安装在螺杆外面;然后将目标聚合物经烙融沉 积3D打印，逐层堆积形成S维工件;S维工件在100°C保持60min后获得最终产品，3D打印采 用=维打印机装置，包括依次设置的螺杆挤出机构、=维运动机构、工作平台机构和计算机 控制与驱动系统，螺杆挤出机构相对于工作平台和成型件固定不动;工作平台机构安装在 =维运动机构上;计算机控制与驱动系统是用于整机的自动控制与驱动;=维运动机构由X 轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构组成;X轴运动机构包括X轴电机和丝杠导轨组成； Y轴运动机构包括Y轴电机和丝杠导轨组成;Z轴运动机构包括Z轴电机和丝杠导轨组成;X轴 支撑固定在Y轴丝杠螺母上，Y轴支撑固定在成型工作平台支撑架上，Z轴竖直固定在基座 上;工作平台机构由成型工作平台、成型工作平台支撑架和调平螺母组成;成型工作平台安 装在X轴运动机构上，具有合适的摩擦系数，能够很好的固定第一层打印材料;成型工作平 台支撑架与所述的Y轴运动机构固连，同时与Z轴运动滑块固接，能够随Z轴做上下直线运 动；调平螺母能够调节成型工作平台的高度，保证成型工作平台平面对喷头出料口的垂直 度要求;螺杆挤出机构为立式或者邸式，其包括供料筒、螺杆挤出装置和与螺杆挤出装置相 连的喷头系统;供料筒包括与螺杆挤出装置相连的供料筒，供料筒呈圆形漏斗状，外面设置 干燥加热器;喷头系统由输送管道、喷嘴、转盘、截止阀和冷却装置构成;喷嘴安装于输送管 道末端，喷嘴个数包括一个，其形状为圆形，喷嘴上包含1喷孔，喷孔形状为圆形，喷孔出口 直径为500WI1，同时喷嘴上方安装冷却装置，冷却装置为环吹风，风溫为15 °C，风速为0.0 lm/ S;截止阀安装于喷头的冷却装置上方；
[0080] 具体3D打印的步骤包括：
[0081] (1)在计算机上采用CAM软件设计产品图形，再进行模型的自动分层切片处理，得 到每一个加工层面的平面数据信息，并转化为成型的坐标G代码；
[0082] (2)所述目标聚合物向前输送，并通过计量累精确定量控制并由喷头系统挤出至 成型平台，成型平台在计算机系统控制下作X-Y平面运动，成型平台的移动速度为500mm/s， 计量累烙体流量为3000LA，精度为0.1%;当挤出的聚合物的溫度低于固化溫度后开始固 化成型，成为成型件一层厚度的截面，结束一层的沉积材料迅速固化并与周围材料粘结成 型，成型平台在Z轴向上移动一层的高度，进行下一层的沉积，运样逐层堆积形成=维工件。
[0083] 实施例11
[0084] -种反应挤出的3D打印方法，将内酷胺单体戊内酷胺和内醋单体戊内醋与添加量 为O.lwt%的助剂乙酷基己内酷胺和添加量为lOwt%的1-十六烷基-3-甲基咪挫类离子液 体和1-丙基-3-甲基咪挫类离子液体的混合物，其中1-十六烷基-3-甲基咪挫类离子液体和 I-丙基-3-甲基咪挫类离子液体的质量比为I: I;烙融后在添加量为O. Olwt %的催化剂氨氧 化钢作用下在溫度为150°C下进行聚合反应，获得数均分子量为1000的目标聚合物，聚合反 应在螺杆挤出机中完成，螺杆挤出机包括螺杆、连接螺杆的挤出电机、加热圈、溫度传感器 和计量累;螺杆为单螺杆，长径比为12,等螺距，螺旋角为14°，螺槽深度为1.5mm，表面粗糖 度为RaO . 4;连接螺杆的挤出电机固定安装在螺杆的右侧，由竖直支撑轴固定;加热圈和溫 度传感器安装在螺杆外面;然后将目标聚合物经烙融沉积3D打印，逐层堆积形成=维工件； S维工件在IOCTC保持3min后获得最终产品，3的T印采用S维打印机装置，包括依次设置的 螺杆挤出机构、=维运动机构、工作平台机构和计算机控制与驱动系统，螺杆挤出机构相对 于工作平台和成型件固定不动;工作平台机构安装在=维运动机构上;计算机控制与驱动 系统是用于整机的自动控制与驱动;=维运动机构由X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动 机构组成;X轴运动机构包括X轴电机和丝杠导轨组成;Y轴运动机构包括Y轴电机和丝杠导 轨组成;Z轴运动机构包括Z轴电机和丝杠导轨组成;X轴支撑固定在Y轴丝杠螺母上，Y轴支 撑固定在成型工作平台支撑架上，Z轴竖直固定在基座上;工作平台机构由成型工作平台、 成型工作平台支撑架和调平螺母组成;成型工作平台安装在X轴运动机构上，具有合适的摩 擦系数，能够很好的固定第一层打印材料；成型工作平台支撑架与所述的Y轴运动机构固 连，同时与Z轴运动滑块固接，能够随Z轴做上下直线运动;调平螺母能够调节成型工作平台 的高度，保证成型工作平台平面对喷头出料口的垂直度要求;螺杆挤出机构为立式，其包括 供料筒、螺杆挤出装置和与螺杆挤出装置相连的喷头系统;供料筒包括与螺杆挤出装置相 连的供料筒，供料筒呈圆形漏斗状，外面设置干燥加热器;喷头系统由输送管道、喷嘴、转 盘、截止阀和冷却装置构成;喷嘴安装于输送管道末端，喷嘴个数一个，其形状为圆形，喷嘴 上包含1个喷孔，喷孔形状为圆形，喷孔出口直径为10皿，同时喷嘴上方安装冷却装置，冷却 装置为环吹风，风溫为15°C，风速为O.Olm/s;截止阀安装于喷头的冷却装置上方；
[00化]具体3D打印的步骤包括：
[0086] (1)在计算机上采用CAD软件设计产品图形，再进行模型的自动分层切片处理，得 到每一个加工层面的平面数据信息，并转化为成型的坐标G代码；
[0087] (2)目标聚合物向前输送，并通过计量累精确定量控制并由喷头系统挤出至成型 平台，成型平台在计算机系统控制下作X-Y平面运动，成型平台的移动速度为lOmm/s，计量 累烙体流量为0.1LA，精度为0.1%;当挤出的聚合物的溫度低于固化溫度后开始固化成 型，成为成型件一层厚度的截面，结束一层的沉积材料迅速固化并与周围材料粘结成型，成 型平台在Z轴向上移动一层的高度，进行下一层的沉积，运样逐层堆积形成=维工件。
[008引实施例12
[0089] 一种反应挤出的3D打印方法，将内酷胺单体己内酷胺和内醋单体己内醋与添加量 为5wt%的助剂异氯酸醋和添加量为40wt%的N-乙基化晚类离子液体和N-辛基化晚类离子 液体的混合物，其中N-乙基化晚类离子液体和N-辛基化晚类离子液体的质量比为2:1;烙融 后在添加量为Iwt%的催化剂氨氧化钟作用下在溫度为300°C下进行聚合反应，获得数均分 子量为20000的目标聚合物，聚合反应在螺杆挤出机中完成，螺杆挤出机包括螺杆、连接螺 杆的挤出电机、加热圈、溫度传感器和计量累;螺杆为双螺杆，长径比为48，等螺距，螺旋角 为18°，螺槽深度为3.5mm，表面粗糖度为RaO. 8;连接螺杆的挤出电机固定安装在螺杆的右 侦U，由竖直支撑轴固定;加热圈和溫度传感器安装在螺杆外面;然后将目标聚合物经烙融沉 积3D打印，逐层堆积形成S维工件;S维工件在180°C保持60min后获得最终产品，3D打印采 用=维打印机装置，包括依次设置的螺杆挤出机构、=维运动机构、工作平台机构和计算机 控制与驱动系统，螺杆挤出机构相对于工作平台和成型件固定不动;工作平台机构安装在 =维运动机构上;计算机控制与驱动系统是用于整机的自动控制与驱动;=维运动机构由X 轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构组成;X轴运动机构包括X轴电机和丝杠导轨组成； Y轴运动机构包括Y轴电机和丝杠导轨组成;Z轴运动机构包括Z轴电机和丝杠导轨组成;X轴 支撑固定在Y轴丝杠螺母上，Y轴支撑固定在成型工作平台支撑架上，Z轴竖直固定在基座 上;工作平台机构由成型工作平台、成型工作平台支撑架和调平螺母组成;成型工作平台安 装在X轴运动机构上，具有合适的摩擦系数，能够很好的固定第一层打印材料;成型工作平 台支撑架与Y轴运动机构固连，同时与Z轴运动滑块固接，能够随Z轴做上下直线运动；调平 螺母能够调节成型工作平台的高度，保证成型工作平台平面对喷头出料口的垂直度要求； 螺杆挤出机构为邸式，其包括供料筒、螺杆挤出装置和与螺杆挤出装置相连的喷头系统;供 料筒包括与螺杆挤出装置相连的供料筒，供料筒呈圆形漏斗状，外面设置干燥加热器;喷头 系统由输送管道、喷嘴、转盘、截止阀和冷却装置构成;喷嘴安装于输送管道末端，喷嘴个数 包括2个，其形状为矩形，喷嘴上包含1000个喷孔，喷孔形状为矩形，喷孔出口直径为500WI1， 同时喷嘴上方安装冷却装置，冷却装置为侧吹风，风溫为25°C，风速为O.lm/s;截止阀安装 于喷头的冷却装置上方；
[0090] 具体3D打印的步骤包括：
[0091] (1)在计算机上采用CAM软件设计产品图形，再进行模型的自动分层切片处理，得 到每一个加工层面的平面数据信息，并转化为成型的坐标G代码；
[0092] (2)目标聚合物向前输送，并通过计量累精确定量控制并由喷头系统挤出至成型 平台，成型平台在计算机系统控制下作X-Y平面运动，成型平台的移动速度为lOOOOmm/s，计 量累烙体流量为3000LA，精度为-0.1%;当挤出的聚合物的溫度低于固化溫度后开始固化 成型，成为成型件一层厚度的截面，结束一层的沉积材料迅速固化并与周围材料粘结成型， 成型平台在Z轴向上移动一层的高度，进行下一层的沉积，运样逐层堆积形成=维工件。
【主权项】
1. 一种纤维级反应挤出3D打印方法，其特征是：将内酷胺单体和/或内醋单体与助剂、 离子液体烙融后在催化剂作用下进行聚合反应，获得目标聚合物;然后将所述目标聚合物 经烙融沉积3D打印，琢房推巧巧成二维T件：所沐二维T件经热化理后获得最终产品； 所述离子液体3中的一种W上； 所述热处理是指在100-180°C保持3-60min。2. 根据权利要求1所述的一种纤维级反应挤出3D打印方法，其特征在于，所述内酷胺单 体为戊内酷胺、己内酷胺、庚内酷胺、辛内酷胺、葵内酷胺、十内酷胺、十一内酷胺、十二内酷 胺中的一种W上;所述内醋单体为戊内醋、己内醋、庚内醋、辛内醋、葵内醋、十内醋、十一内 醋、十二内醋中的一种W上;所述催化剂为氨氧化钢、氨氧化钟、有机金属化合物中的一种 W上;所述有机金属化合物为甲基、乙基、丙基、下基、苯基中的一种与钢、钟、巧、儀中的一 种结合形成的稳定化合物；所述助剂为六酣其戸,內酣眩、异氨酸鹏、氨其巧酸鹏、碳峻醋和 横酸醋中的一种W上;所述离子液体3的一 种或几种，其中，Rl为-Cn出n+l、苯基、乙締基中的一种，其中n = 1-10 ; R2为-Cm出、苯基、乙締 基中的一种，其中Hl=I-IO瓜为-Ca此3+1、苯基、乙締基中的一种，其中a= 1-10;R4为-C出2b+l、 苯基、乙締基中的一种，其中 b=l-10; X 为 NO3-、SO42-、CO32-、C曲 CO〇-、CF3S03-、（ CF3SO2) 2N-、 PF?-、邸 4-、化-、(：1-、八1(：14-、八12(：17-、八13(：11〇-中的一种。3. 根据权利要求1所述的一种纤维级反应挤出3D打印方法，其特征在于，所述聚合反应 的溫度为150-300°C，催化剂添加量为0.01-Iwt%，助剂添加量为0. l-5wt%，所述离子液体 添加量为10-40wt %，所述目标聚合物的数均分子量为1000-20000。4. 根据权利要求1所述的一种纤维级反应挤出3D打印方法，其特征在于，所述聚合反应 在螺杆挤出机中完成，所述螺杆挤出机包括螺杆、连接螺杆的挤出电机、加热圈、溫度传感 器和计量累;所述螺杆为单螺杆、双螺杆、=螺杆中的一种，长径比为12-48,等螺距，螺旋角 为14-18°，螺槽深度为1.5-3.5mm，表面粗糖度为RaO.4-0.8;所述连接螺杆的挤出电机固定 安装在螺杆的右侧，由竖直支撑轴固定;所述加热圈和溫度传感器安装在螺杆外面。5. 根据权利要求1所述的一种纤维级反应挤出3D打印方法，其特征在于，所述3D打印的 步骤包括： (1) 在计算机上采用CAD或CAM软件设计产品图形，再进行模型的自动分层切片处理，得 到每一个加工层面的平面数据信息，并转化为成型的坐标G代码； (2) 所述目标聚合物向前输送，并通过计量累精确定量控制并由喷头系统挤出至成型 平台，成型平台在计算机系统控制下作X-Y平面运动；当挤出的聚合物的溫度低于固化溫度 后开始固化成型，成为成型件一层厚度的截面，结束一层的沉积材料迅速固化并与周围材 料粘结成型，成型平台在Z轴向上移动一层的高度，进行下一层的沉积，运样逐层堆积形成 =维工件。6. 根据权利要求5所述的一种纤维级反应挤出3D打印方法，其特征在于，所述的成型平 台的移动速度为lO-lOOOOmm/s;所述计量累烙体流量为0.1-3000LA，精度为±0.1 %。7. 根据权利要求1所述的一种纤维级反应挤出3D打印方法，其特征在于，所述3D打印采 用=维打印机装置，包括依次设置的螺杆挤出机构、=维运动机构、工作平台机构和计算机 控制与驱动系统，所述的螺杆挤出机构相对于工作平台和成型件固定不动;所述的工作平 台机构安装在=维运动机构上;所述计算机控制与驱动系统是用于整机的自动控制与驱 动。8. 根据权利要求7所述的一种纤维级反应挤出3D打印方法，其特征在于，所述=维运动 机构由X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构组成;所述X轴运动机构包括X轴电机和丝 杠导轨组成;所述Y轴运动机构包括Y轴电机和丝杠导轨组成;所述Z轴运动机构包括Z轴电 机和丝杠导轨组成;所述X轴支撑固定在Y轴丝杠螺母上，Y轴支撑固定在成型工作平台支撑 架上，Z轴竖直固定在基座上。9. 根据权利要求7所述的一种纤维级反应挤出3D打印方法，其特征在于，所述工作平台 机构由成型工作平台、成型工作平台支撑架和调平螺母组成;所述成型工作平台安装在所 述的X轴运动机构上，具有合适的摩擦系数，能够很好的固定第一层打印材料;所述成型工 作平台支撑架与所述的Y轴运动机构固连，同时与Z轴运动滑块固接，能够随Z轴做上下直线 运动;所述调平螺母能够调节成型工作平台的高度，保证成型工作平台平面对喷头出料口 的垂直度要求。10. 根据权利要求7所述的一种纤维级反应挤出3D打印方法，其特征在于，所述螺杆挤 出机构为立式或者邸式，其包括供料筒、螺杆挤出装置和与螺杆挤出装置相连的喷头系统； 所述的供料筒包括与螺杆挤出装置相连的供料筒，供料筒呈圆形漏斗状，外面设置干燥加 热器;所述喷头系统由输送管道、喷嘴、转盘、截止阀和冷却装置构成;所述喷嘴安装于输送 管道末端，喷嘴个数至少包括一个，其形状为圆形、矩形、=角形、菱形中的一种或几种，喷 嘴上包含1-1000个喷孔，喷孔形状为圆形、矩形、=角形、菱形、十字形、一字形、Y形中的一 种或几种，喷孔出口直径为10-500WH，同时喷嘴上方安装冷却装置，冷却装置为环吹风或侧 吹风，风溫为15-25°C，风速为0.01-0.1 m/s;所述截止阀安装于喷头的冷却装置上方。
【文档编号】B29C67/00GK105904728SQ201610250532
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】王朝生, 王华平, 陈烨, 汤廉, 王敏鹏
【申请人】东华大学