防止3D打印过程中翘曲的方法与流程

本发明涉及新型装备制造领域，具体涉及一种防止3d打印过程中打印件翘曲的结构和其在3d打印过程中防止翘曲方面的应用。

背景技术：

增材制造技术(也称“3d打印”)是基于计算机三维cad模型，采用逐层堆积的方式直接制造三维物理实体的方法。增材制造技术可以在一台设备上快速精密地制造出任意复杂形状和结构的零部件，从而实现“自由制造”。与传统加工技术相比，增材制造可降低加工成本20％-40％以上，缩短产品研发周期约80％。

近20年来，增材制造技术得到了快速发展，形成了多种成型技术和装备。这些技术面向航空航天、武器装备、汽车、模具以及生物医疗等高端制造领域，直接制造三维复杂结构，解决传统制造工艺难以甚至无法加工的制造难题。

增材制造作为一项前瞻性、战略性技术，其工程应用性很强，领域跨度大，对未来制造业，尤其是高端制造的发展十分重要。其中熔融沉积快速原型制造(fdm)是一种将各种热熔性的丝状/粉体材料加热熔化挤出成型技术，它具有设备简单、工艺干净、运行成本低且不产生垃圾，可以快速构建中空零件等优点。相比于针对军工的选择性激光融化设备(slm)，fdm打印机价格低廉，易于推广并尽快应用于工艺品、模具、汽车零部件直接制造等民用工业。

但fdm在打印过程中，特别是abs和pa等高温材料，容易出现翘曲现象，导致打印件的精度下降，甚至出现无法打印的情况。因此急需寻找一种有效避免打印过程中出现翘曲的方法。

目前，国内外防止翘曲的方式主要有两类：

一类是提高基板打印温度。如打印pla的基板温度在50～70度，打印普通abs的基板温度在110度左右。但对于pc-abs和pa-777d等高温材料，由于受到硬件的限制，基板温度不可能无限提高，因此该方法有一定的局限性。

另一类是采用专用的胶水，如美国airwolf公司开发了一系列适用于abs、pc-abs打印的胶水。但存在适用面窄、不环保且胶水本身粘度较大，不容易抹平，会影响打印精度等问题。

因此，有必要寻找一种适用面广，成本低，易于操作和大规模推广的防打印件翘曲方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种防止3d打印过程中打印件翘曲的结构，以及采用所述结构防止3d打印过程中打印件翘曲的方法。

本发明的另一目的是提供所述的结构在3d打印过程中防止打印件翘曲方面的应用。

在本发明的第一方面，提供了一种用于防止3d打印过程中打印件翘曲的结构，所述结构自下而上依次包括：

打印基板(1)、粘合层(2)和丝网层(3)，其中，所述粘合层将和丝网层粘合固定于所述的打印基板，并且远离打印基板的所述丝网层的主表面朝向3d打印头。

在另一优选例中，所述粘合层对丝网层的浸润厚度不超过丝网层总厚度的70％，优选40％。

在另一优选例中，所述的粘合层选自：双面胶、万能液态胶水、双组分环氧胶、uv固化胶水，或其组合。

在另一优选例中，打印过程中，打印件底部与丝网层形成机械咬合。

在另一优选例中，所述丝网选自：尼龙网、涤纶网、聚酰亚胺网、不锈钢网、铜网、植物纤维网、或其组合。

在另一优选例中，所述植物纤维网选自棉、麻、或其组合。

在本发明的第二方面，提供了一种防止3d打印过程中翘曲的方法，所述方法包括步骤：采用本发明的第一方面所述的结构，在设定的基板温度和打印温度下，以设定的打印速度，对打印材料进行3d打印。

在另一优选例中，所述基板温度为25度至400度。

在另一优选例中，所述基板温度选自：25度、60度、110度、150度、180度、210度、260度、300度、350度。

在另一优选例中，所述打印速度为20至120mm/s。

在另一优选例中，所述打印速度选自：20mm/s、30mm/s、40mm/s、50mm/s、60mm/s、70mm/s、80mm/s、90mm/s、100mm/s、110mm/s、120mm/s。

在另一优选例中，所述打印温度为200至300度。

在另一优选例中，所述打印温度选自：200度、215度、230度、245度、263度、269度、280度、300度。

在另一优选例中，所述打印材料选自：热塑性高分子材料、热塑性高分子基复合材料、低熔点金属、或其组合。

在另一优选例中，所述热塑性材料选自聚酯类、聚胺类、聚醇类、聚酸类、聚酮类、聚醛类、聚醚类、聚砜类、聚烯烃或其组合。

在另一优选例中，所述打印材料选自：pva、pa、pla、abs、pc-abs、pom、pps、psf、pi、peek、焊锡丝。

应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

图1为本发明示意图。

图2为本发明原理图。

图3为本发明实施例1效果图。

图4为本发明实施例2效果图。

图5为本发明实施例3效果图。

其中的附图标记为：打印基板1、粘合层2、丝网层3、打印头4。

具体实施方式

本发明人经过广泛而深入地研究，通过对大量不同打印条件和参数的筛选和测试，意外地发现，针对不同类型的打印材料，可采用特定的或对应的丝网层，通过特定的防翘曲的结构，可以有效防止打印过程中打印件出现翘曲。在此基础上，完成了本发明。

典型地，在本发明中，将丝网层3通过粘合层2固定在打印基板1上，根据不同的打印材料，选择合适的基板温度进行打印，打印过程中，打印件底部与丝网层3形成机械咬合，从而起到类似于“钢筋网加固混凝土”的加固作用，可以有效防止打印过程中打印件出现翘曲。

术语

pva：聚乙烯醇、

pa：聚酰胺、

pla：聚乳酸、

abs：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、

pc-abs：聚碳酸脂-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物

pom：聚甲醛、

pps：聚苯硫醚、

psf：聚砜、

pi：聚酰亚胺、

peek：聚醚醚酮

防止3d打印过程中打印件翘曲的方法

参见图1和图2。在本发明中，针对不同类型的打印材料(例如热塑性材料、金属材料)，根据相似相溶原理，寻找一种对应的丝网(例如尼龙网、涤纶网、铜网)，然后将丝网粘合固定在打印基板上(例如用双面胶或者万能液态胶水固定)，根据不同的打印材料，选择合适的基板温度(例如25-400度)进行打印，打印过程中，打印件底部与丝网形成机械咬合，类似于钢筋网加固混凝土一样，可以有效防止打印过程中打印件出现翘曲。

在本发明中，一般对于聚酯类可以采用20～300目的涤纶网，聚胺类可以采用尼龙网，低熔点金属一般采用铜网。

本发明的主要优点包括：

(1)本发明的防翘曲方法适用面广，成本低；

(2)易于操作和大规模推广；

(3)后处理简便，可提高成型件强度。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1：

如图3所示，本发明采用丝网印刷用尼龙网打印的尼龙-6效果图。采用双面胶将100目的尼龙网贴在基板上，基板温度设定为25度左右，打印速度45mm/s，打印温度269度左右，附着类型为brim，打印件长、宽、高分别为40*40*30mm，打印材料为自制的pa-6，原料母粒为德国巴斯夫公司生产。从打印件可以看出，打印过程中未出现翘曲现象。

实施例2：

如图4所示，本发明采用丝网印刷用涤纶网打印的尼龙-6效果图。采用双面胶将100目的涤纶网贴在基板上，基板温度设定为100度左右，打印速度40mm/s，打印温度263度左右，附着类型为brim，打印件长、宽、高分别为40*40*30mm，打印材料为自制的pc-abs，原料母粒为台湾奇美公司生产。从打印件可以看出，打印过程中未出现翘曲现象。

实施例3：

如图5所示，本发明采用电磁屏蔽用铜网打印的焊锡效果图。采用双面胶将100目的铜网贴在基板上，基板温度设定为60度左右，打印速度35mm/s，打印温度230度左右，附着类型为none，打印件为六角柱，边长30mm，高度20mm，打印材料为直径1.8mm的商用焊锡丝。从打印件可以看出，打印过程中未出现翘曲现象。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这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。