[发明专利]3D物体的成型方法、3D打印机的工作台以及3D打印机

说明书

技术领域

本发明涉及一种3D物体的成型方法、3D打印机的工作台以及3D打印机。

背景技术

3D打印技术为快速成型技术的一种，其常见的打印过程为:先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。

目前市场上的快速成型技术主要分为熔融层积成型技术（FDM)、三维印刷技术（3DP）、立体平版印刷技术（SLA）、选区激光烧结（SLS）、激光成型技术（DLP）和UV紫外线成型技术等。熔融挤压堆积成型技术（FDM）是 3D 打印技术中常用的一种技术工艺，原理是利用热塑性聚合物材料在熔融状态下，从喷头处挤压出来，凝固形成轮廓形状的薄层，再一层一层地叠加最终形成产品。目前市场上熔融挤压堆积成型技术较常用的聚合物材料是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（ABS）、聚乳酸（PLA）、尼龙（PA）和聚碳酸酯（PC）。

在3D打印机工作过程中，当约为220℃的熔融材料如ABS或者PLA从喷头挤压到工作台上之后，熔融材料开始转化为固态，此时工作台与熔融材料的接触面会产生一个瞬时附着力，附着力必须足够大才能够保证打印过程的顺利进行，如果附着力偏小则不能完成成型过程。而在打印物体形成之后，在打印物体温度逐渐下降的过程中，附着力会相应下降，当打印物体温度至室温，附着力必须足够小，这样才能够保证打印物体易于从工作台取下。

3D打印过程中，如果直接将熔融材料打印在工作台上，打印出来的物体的分子将与工作台的分子互相渗透，导致打印的物体和工作台强烈地粘合在一起，难以取下打印完成的物体。现有技术中，3D打印机的工作台上通常会贴有一层贴纸，然而，打印材料如聚乳酸在高温熔融后会直接渗入贴纸的内部，与贴纸粘连，当打印物体冷却至室温后，由于打印物体与贴纸粘连在一起，因此不易取下。实际工作中需要用小铲将物体与贴纸分离，这样的操作势必容易破坏物体和贴纸，而每完成一件或数件打印物品后就需要对工作台的贴纸进行更换，而实际工作中更换贴纸的工艺繁琐，成本显著提高。

发明内容

本发明针对以上问题提供了一种涂覆在3D打印机工作台的涂料以及这种涂料的制备方法;此外本发明还提供了一种制备贴在3D打印机工作台膜层的方法以及由此形成的3D打印机。此外，本发明还提供了一种3D物体的成型方法、3D打印机的工作台以及另外一种3D打印机。

本发明提供的3D物体的成型方法，将熔融材料沉积在工作台的膜层上，使所述膜层对所述熔融材料产生瞬时附着力，将所述熔融材料打印成型的物体冷却至室温，使所述物体与所述膜层之间的附着力变小。

一个优选的方案是，膜层的表面为多孔硅结构，下部为丙烯酸树脂共聚物,硅为气相二氧化硅。

一个优选的方案是，制备3D打印机工作台上膜层的方法包括以下步骤：

(1）制备混合液，混合液的质量份的组分为：

丙烯酸树脂共聚物 10至25质量份；

气相二氧化硅 0.2至0.8质量份；

稀释剂 25至65质量份；

（2）将0.2至0.6质量份的硅烷偶联剂加入步骤（1）混合液中，均匀混合后得到涂料；

（3）将步骤（2）的涂料喷涂于工作台，在150℃至180℃温度下烘烤60至90分钟。

进一步优选的方案是，（a）将0.2至0.8质量份的气相二氧化硅溶于15至35质量份的稀释剂，完全溶解后形成溶液A；（b）将丙烯酸树脂共聚物10至25质量份溶于10至30质量份的稀释剂，完全溶解后形成溶液B；（c）将溶液A与溶液B混合，得到混合液。

进一步优选的方案是，所述熔融材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物或聚乳酸或尼龙或聚碳酸酯；所述丙烯酸树脂共聚物至少包括以下单体中的一种：丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸2- 乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟丙酯、叔碳酸缩水甘油酯；所述工作台具有玻璃，所述膜层成型在所述玻璃上；所述3D物体的成型方法还包括对所述工作台加热的步骤。

膜层的加工过程一般需要在150℃至180℃下烘烤，玻璃是一种耐高温的材料，膜层在玻璃上的附着力良好，并且玻璃也不容易发生变形，显然，也可以选择其它适用的耐高温材料用于承载膜层。

工作台的加热步骤是指，例如，采用ABS材料打印的时候，该加热温度通常设定为110℃，而如果应用PLA材料，则应该将温度升至70℃，对工作台进行加热的作用在于防止打印物体出现翘曲或者变形。可见，在膜层的防翘曲基础上，通过对工作台的加热步骤，使得防翘曲性能进一步提升。