[发明专利]一种3D打印成型的同步带材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种3D打印同步带及其制备方法，包括弹性体层和骨架层，弹性体层料和骨架层通过3D打印方式在同步带周向上逐层打印，交替叠加。本发明还涉及上述同步带的制备方法，采用线材挤出机制备适合3D打印的弹性体线材，按照弹性体材料和骨架材料交替叠加的新型同步带结构，采用3D打印技术将同步带逐层打印出来。

技术领域

本发明涉及同步带的结构设计以及智能制造，特别是涉及一种适用于3D打印制造同步带的结构设计及其制造方法。

背景技术

同步带作为带传动领域的重要产品之一，同步带传动具有带传动、链传动、齿轮传动的特点，具有传动精度高，传动噪声小，使用寿命长的优点。随着设计和生产水平的提高，逐步替代V带传动、链传动以及齿轮传动，广泛应用于电器、汽车、机器人等各个领域。随着工业科技水平的不断发展，3D打印作为智能制造和“第三次工业革命”的核心，以其先进的制造理念和突出的优点迅速涉及到各个工业领域。然而由于传统的同步带的制造方法复杂，限制了同步带的智能制造与产业升级，因此需要对同步带的结构和使用的材料进行重新设计才能满足同步带的3D打印制造技术的要求。将3D打印技术应用到同步带等橡胶制品行业中，制备出性能优异的3D打印橡胶制品，为3D打印技术在橡胶制品行业中的应用与推广提供理论依据，加速橡胶制品行业的智能制造和产业升级。

发明内容

为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种3D打印同步带的结构、材料及其制备方法，以解决上述问题。

本发明通过如下的技术方案来实现，

一种3D打印成型的同步带，包括弹性体层和骨架层，弹性体层料和骨架层通过3D打印方式在同步带周向上逐层打印，交替叠加。

优选的：弹性体层和骨架层形状和厚度相同，弹性体层和骨架层厚度为2-5mm。

优选的：弹性体层材料主料为热塑性聚氨酯，骨架层材料主料为尼龙和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯。

本发明还提供一种应用于上述同步带的3D打印材料，弹性体层材料按重量计包括热塑性聚氨酯(TPU)70-90份，白炭黑10-20份，润滑剂1-4份，防老剂1-2份；骨架层材料按重量计包括尼龙70-90份，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物10-30份，相容剂3-10份，抗氧剂0.5-2份，防翘曲剂2-5份。

本发明还提供一种制备上述同步带的方法，

(1)由包含热塑性聚氨酯、白炭黑、防老剂、润滑剂的原料通过挤出机造粒，然后通过线材挤出机制备弹性体线材；

(2)由包含尼龙、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、抗氧剂、防翘曲剂和相容剂的原料通过挤出机造粒，然后通过线材挤出机制备骨架线材；

(3)将两种线材通过3D打印机一次叠加打印，制成3D打印同步带。

优选的：所述热塑性聚氨酯硬度为90-105HA，硬度≥90HA，拉伸强度为28MPa，扯断伸长率为500％；白炭黑粒径为2400-3000目，防老剂为MB，润滑剂为聚丙烯蜡或超高分子量聚硅氧烷。

优选的：超高分子量聚硅氧烷分子量为150-170万。

优选的：所述尼龙为尼龙6、尼龙66一种或两种复合，洛氏硬度为108-112HR，相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物，抗氧剂为N,N’-1,6-亚己基-二-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺)，防翘曲剂为AS550。

优选的：步骤1)中在140-180℃下，转速为3-15r/min条件下，通过挤出机制备成线材；步骤2)中在180-240℃下，转速为6-18r/min条件下，通过挤出机制备成线材。优选的，所述弹性体线材的直径为1.7-1.8mm；优选的，所述骨架材料线材的直径为1.7-1.8mm。

优选的：步骤3)中采用FDM型3D双喷头打印机进行逐层打印，每层高度为2-5mm。