[发明专利]一种3D打印石膏制品的后处理工艺

说明书

本发明涉及一种3D打印石膏制品的后处理工艺，将粘结剂喷射3D打印成型的石膏制品，通过溶液浸渍固化、微波快速干燥等工艺，获得的成品的强度较传统干燥处理工艺提高一倍以上，后处理时间也大幅度降低，解决了现有工艺中3D打印石膏力学性能差、后处理成本高、干燥时间长等问题。本发明的处理工艺，提高了3D打印石膏的力学性能，降低了后处理成本，缩短了后处理时间。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及一种以粘结剂喷射成型(3DP)的3D打印石膏制品的后处理工艺。

背景技术

3D打印技术(又称增材制造技术)是一种以材料累加为基本特征，以直接制造零部件为目标，具有广阔发展前景的快速制造技术，被誉为制造业的一场革命。以粘结剂喷射3D打印工艺打印的石膏制品由于能够实现全彩打印，是模型、模具打印的最主要工艺。目前，传统的粘结剂喷射3D打印石膏工艺主要包括，制品打印、烘干和固化剂喷涂等工序。该工艺主要存在三个问题，一是，由于打印过程喷射的粘结剂中含水量很低，导致3D打印石膏粉中的半水石膏仅能部分水化，石膏打印制品的结构主要依靠粘结剂的粘结来维持，力学性能低，不到5MPa，极易破碎；二是，目前，石膏3D打印系统烘干工艺采用的是发热管烘烤或鼓热风来进行干燥，不仅烘干效率低并且烘干厚壁打印制品时容易发生开裂；三是，为了提高烘干后制品的力学性能，会在制品表面涂抹一层高分子固化剂。一般固化剂的价格超过1000元/L，大幅度增加了3D打印石膏制品的成本。并且，固化剂仅增强了制品的表面力学性能，制品内部强度依然很低。

以上问题，严重制约了石膏3D打印工艺的推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种3D打印石膏制品的高效后处理工艺，以提高3D打印石膏制品的力学性能，缩短后处理时间，降低后处理成本。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

一种3D打印石膏制品的后处理工艺，将粘结剂喷射3D打印成型的石膏制品浸泡于促水化溶液5-30分钟，取出后放入微波干燥箱进行干燥，即得成品。

进一步，所述促水化溶液为氯化钙、硝酸钙、硫酸钠、硫酸铝、硫酸镁等含有大量Ca²⁺或SO₄^2-的溶液的一种，Ca²⁺或SO₄^2-浓度≥0.2mol/L。

进一步，所述微波干燥箱的设置温度为60-110℃。

采用以上技术方案的有益效果是：本发明一种3D打印石膏制品后处理工艺，主要通过两个方面提高了3D打印石膏的力学性能，降低后处理成本，缩短处理时间。一是，通过将3D打印制品在含有高浓度Ca²⁺或SO₄^2-的促水化溶液中浸渍一段时间，3D打印制品在与溶液接触的过程中，制品中未水化的半水石膏粉体材料在高浓度Ca²⁺或SO₄^2-的作用下，产生很大的过饱和度，能够促使二水硫酸钙晶体的快速成核和生长，从而使得打印制品中大部分未水化的半水石膏快速水化，水化形成大量二水石膏晶体之间相互交错并且填充于制品的空隙，形成一个稳定、致密的微观结构(见图2)，使得制品力学性能大幅度增加；二是，微波加热干燥方式，能够实现厚壁、复杂结构3D打印石膏制品的均匀、快速干燥，大幅度缩短打印周期。并且，石膏孔隙中硫酸钙饱和溶液中水分的快速蒸发，溶液中硫酸钙浓度快速提高，形成极大的过饱和度，又促进了二水石膏晶体数量的增加和生长速率的提高，有利于制品力学性能的提升。

附图说明

图1为实施例1制品打印后直接鼓风干燥获得的3D打印石膏制品的扫描电镜图；

图2为实施例1制品打印后经过浸泡处理并以微波干燥获得的3D打印石膏制品的扫描电镜图。

具体实施方式