[发明专利]结晶聚合物的3D打印方法及3D打印机

说明书

本发明提供了一种结晶聚合物的3D打印方法，包括加热打印头，使所述打印头内的第一结晶聚合物熔融，驱动打印头进行单层打印，得到熔融的打印图案层，冷却所述熔融的打印图案层，使其形成固态的包含有非晶区的打印图案层，在冷却后的打印图案层的顶部重复上述操作直至得到由多层上下层叠的打印图案层组成的打印工件，至少一个打印图案层组成一打印图案层单元；打印过程中对每一所述打印图案层单元进行热处理。本发明的结晶聚合物的3D打印方法以边打印边热处理的方法获得韧性好、尺寸稳定性好的打印工件。本发明还提供了一种3D打印机。

技术领域

本发明属于快速成型的技术领域，尤其涉及一种结晶聚合物的3D打印方法及3D打印机。

背景技术

随着3D打印技术的飞速发展，3D打印技术已被广泛应用到诸多领域中。其3D打印是一种快速成形技术，其工作过程为：先通过计算机软件建立模型，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，从而指导打印机逐层打印，并将薄型层面堆叠起来，直到一个固态物体成型。

可打印的聚合物分为结晶聚合物及非晶聚合物，其中非晶聚合物为非晶态，结晶聚合物由于不能够完全结晶，因此存在结晶态和非晶态两种状态。根据熔融沉积成型FDM(Fused Deposition Modeling)的成型原理，要实现层与层之间的有效粘接，必须在打印层之间实现分子维度的相互扩散，从而实现打印层之间的融合。在实现打印层之间的相互融合过程中，打印机提供的热量必须使晶态聚合物的聚合物融化，或使非晶态的聚合物达到粘流态。

现有技术中，一般是通过提高成型室温度，即提高已打印层的温度来进行热量补偿，实现层间的有效融合。但这种设计实施过程难度较大，因为高的成型室温度对其中的运动机构和电路系统设计带来很大挑战，系统的可靠性及寿命降低。同时，高的成型室温度下，打印工件结晶度高，从而导致打印工件脆性大、韧性低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术中高的成型室温度导致系统可靠性及寿命降低的技术缺陷，提供一种结晶聚合物的3D打印方法及3D打印设备。

为解决上述技术问题，一方面，本发明实施例提供一种结晶聚合物的3D打印方法，包括：

加热打印头，使所述打印头内的第一结晶聚合物熔融；

驱动打印头进行单层打印，得到熔融的打印图案层，冷却所述熔融的打印图案层，使其形成固态的包含有非晶区的打印图案层；

在冷却后的打印图案层的顶部重复上述操作直至得到由多层上下层叠的打印图案层组成的打印工件；

至少一个打印图案层组成一打印图案层单元；

打印过程中对每一所述打印图案层单元进行热处理。

可选地，所述打印图案层单元为非晶态聚合物。

可选地，所述热处理的温度处于所述非晶态聚合物的玻璃化转变区间内。

可选地，所述热处理的温度大于所述非晶态聚合物的玻璃化转变温度，且所述热处理的温度小于所述非晶态聚合物的结晶温度。

可选地，所述打印图案层单元的厚度小于2mm。

可选地，所述打印图案层单元为包含有非晶区的第二结晶聚合物。

可选地，所述第一结晶聚合物为聚醚醚酮及其复合材料、尼龙及其复合材料、聚对苯二甲酸乙二醇酯及其复合材料的一种或多种。