3D打印金属复杂结构的支撑浆料、金属浆料及打印方法与流程

文档序号:12329767阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于3D打印金属复杂结构的支撑浆料,其特征在于所述支撑浆料采用以下配方中的一种:

(r1)质量份数比为70±29:30±29的石蜡和棕榈蜡;

(r2)质量份数比为70±19:20±10:10±9的石蜡、微晶蜡和甲乙酮;

(r3)质量份数比为57±40:32±30:11±10的聚丙烯、微晶蜡和硬脂酸;

(r4)质量份数比为43±21:23±10:33±10:2±1的石蜡、聚乙烯、蜂蜡和硬脂酸;

(r5)质量份数比为63±34:20±19:15±14:2±1的石蜡、聚丙烯、棕榈蜡和硬脂酸;

(r6)质量份数比为63±34:20±19:15±14:2±1的石蜡、聚乙烯、棕榈蜡和硬脂酸;

(r7)质量份数比为63±34:20±19:15±14:2±1的石蜡、聚丁烯、棕榈蜡和硬脂酸;

(r8)质量份数比为35±18:55±10:5±4:5±4的聚苯乙烯、植物油、聚乙烯和硬脂酸;

(r9)质量份数比为55±43:35±34:10±9的环氧树脂、石蜡和丁基硬脂酸酯;

(r10)质量份数比为25±24:75±24的聚丙烯和花生米粉;

(r11)质量份数比为50±40:50±40的棕榈蜡和聚乙烯;

(r12)质量份数比为25±20:65±11:10±9的聚乙烯、石蜡和硬脂酸;

(r13)质量份数比为48±45:35±30:17±15的聚苯乙烯、矿物油和植物油;

(r14)质量份数比为98±1:2±1的苯胺和石蜡;

(r15)质量份数比为56±25:25±10:13±10:6±5的水、甲基纤维素、甘油和硼酸;

(r16)质量份数比为72±21:15±10:10±9:3±2的聚苯乙烯、聚苯烯、聚乙烯和硬脂酸;

(r17)质量份数比为4±3:3±2:93±1的琼脂、甘油和水;

(r18)质量份数比为65±24:30±20:5±4的聚乙烯乙二醇、聚乙烯醇缩丁醛和硬脂酸;

(r19)质量份数比为61±26:7±6:20±10:12±10的糖醇、聚乙烯醇缩丁醛、甘氨酸和氯霉素乙酰转移酶;

(r20)质量份数比为70±23:15±10:10±9:10±9的石蜡、聚乙烯乙二醇、硬脂酸和邻苯二甲酸二丁酯;

(r21)质量份数比为65±26:16±10:12±10:7±6的聚苯乙烯、聚乙烯、硬脂酸和邻苯二甲酸二乙酯;

(r22)质量份数比为56±20:24±10:20±10的聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯—醋酸乙烯酯和硬脂酸;

(r23)质量份数比为46±30:54±30的聚甲基丙烯酸甲酯和邻苯二甲酸盐;

(r24)质量份数比为68±20:10±9:20±10:2±1的石蜡、棕榈蜡、乙烯—醋酸乙烯酯和硬脂酸;

(r25)质量份数比为40±29:30±10:20±10:10±9的石蜡、乙烯—醋酸乙烯酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯共聚物和邻苯二甲酸二丁酯;

(r26)质量份数比为90±9:10±9的聚乙炔和聚乙烯;

(r27)质量份数比为86±12:11±10:3±2的水、双乙酸丙三醇酯和硅酸钠;

(r28)质量份数比为70±24:20±15:10±9的退热冰、聚苯乙烯和硬脂酸;

(r29)质量份数比为22±20:28±20:34±51:14±10:2±1的蜡、聚乙二醇、聚丁烯酸酯、聚乙醛和硬脂酸;

(r30)质量份数比为60±29:30±20:10±9的石蜡、聚丙烯和棕榈蜡。

(r31)质量份数比为60±30:35±26:5±4的聚乳酸、石蜡和棕榈蜡;

(r32)质量份数比为60±30:35±26:5±4的ABS塑料、石蜡和棕榈蜡;

(r33)质量份数比为60±30:35±26:5±4的HIPS塑料、石蜡和棕榈蜡;

(r34)质量份数比为60±30:35±26:5±4的PS塑料、石蜡和棕榈蜡;

(r35)质量份数比为60±30:35±26:5±4的聚乙烯醇、石蜡和棕榈蜡;

(r36)质量份数比为60±30:35±26:5±4的聚丙烯、石蜡和棕榈蜡。

2.一种基于权利要求1所述支撑浆料的用于3D打印金属复杂结构的金属浆料,其特征在于由支撑浆料和金属粉末组成,所述金属粉末由同等级粒径、不同大小粒径、不同金属种类的粉末混合,金属粉末在金属浆料中所占体积分数为50~90。

3.根据权利要求2所述的金属浆料,其特征在于:所述金属粉末中粉末A和粉末B的总质量占金属粉末总质量的95%以上,粉末A和粉末B的质量比为1:1~9:1,粉末A中颗粒和粉末B中颗粒的平均粒径比为3:1~7:1。

4.一种基于权利要求2所述金属浆料的3D打印金属复杂结构的方法,其特征在于包括以下步骤:

(1)在多喷头3D打印机的不同喷头中分别装填权利要求2所述金属浆料和权利要求1所述支撑浆料,所装填的支撑浆料与金属浆料中的支撑浆料采用不同配方;

(2)依据设置的机械控制指令,在打印底板相应位置分别从喷嘴挤出或喷射出金属浆料和/或支撑浆料;

(3)打印头抬高或打印底板降低设置的单位距离,依据机械控制指令,在相应位置分别再次挤出或喷射出金属浆料和/或支撑浆料,使两种浆料叠加于前一层浆料上,重复本步骤直至完成模型打印;

(4)去除支撑浆料;

(5)对金属浆料进行脱脂和烧结,完成复杂结构金属部件的制作。

5.根据权利要求4所述的3D打印金属复杂结构的方法,其特征在于:步骤(1)所述多喷头3D打印机,是基于浆料注射挤出技术、浆料喷射技术的多喷头3D打印机;若步骤(2)采用从喷嘴挤出金属浆料和支撑浆料,则选用螺杆式、液压式、活塞式、气压式、蠕动式和齿轮式浆料的挤出方式中的一种;若采用从喷嘴喷射出金属浆料和支撑浆料,则采用电场偏转式、阀控式、热泡式、电压式和静电式的浆料喷射方式中的一种。

6.根据权利要求4所述的3D打印金属复杂结构的方法,其特征在于:步骤(2)所述依据设置的机械控制指令,在打印底板相应位置分别从喷嘴挤出或喷射出金属浆料和/或支撑浆料,具体包括以下过程:

(2-1)将待打印的金属零件的数字化3D模型进行分层切片:将数字化3D模型以平行于打印底板的N个平面对模型进行切片,使数字化3D模型分割成N+1层,每层厚度为0.01mm~10mm;

(2-2)在当前打印层挤出或喷射出金属浆料和/或支撑浆料,金属浆料的打印位置未待打印的金属零件与切片平面的截面位置,支撑浆料的打印位置为当前打印层上方任意层具有金属零件悬空的位置;

步骤(3)所述单位距离为数字化3D模型的每层层厚。

7.根据权利要求6所述的3D打印金属复杂结构的方法,其特征在于:步骤(2-3)的支撑浆料打印为网格状、有孔的柱状或平行条纹状的实体。

8.根据权利要求4所述的3D打印金属复杂结构的方法,其特征在于:步骤(2)中,首先在打印底板的设置高度内打印支撑浆料。

9.根据权利要求4所述的3D打印金属复杂结构的方法,其特征在于:步骤(4)所述去除支撑浆料,采用物理器械去除法、溶液浸泡溶解法或者电炉熔化法中的一种。

10.根据权利要求4所述的3D打印金属复杂结构的方法,其特征在于:步骤(5)所述对金属浆料进行脱脂,利用以下方法中的一种或2种以上先后或同时采用:

(d1)基于吸附机理的热脱脂法;

(d2)基于增加气氛下加热分解脱脂机理下的气氛热脱脂法;

(d3)基于真空中加热分解脱脂机理下的真空热脱脂法;

(d4)基于空气中加热且氧化粉末提供强度脱脂机理下的氧化脱脂法;

(d5)基于浸入溶剂中部分支撑浆料被溶解脱脂机理下的浸入脱脂法;

(d6)基于溶剂蒸发后冷凝到试样表面脱脂机理下的冷凝蒸汽脱脂法;

(d7)基于溶剂液、气态共存脱脂机理下超临界脱脂法;

(d8)基于催化气氛中加热裂解脱脂机理下的催化脱脂法。

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