[发明专利]一种基于水溶作用的3D打印粉末粘结方法

说明书

本发明公开了一种基于水溶作用的3D打印粉末粘结方法，其步骤为：将水泥粉末颗粒和主要填充粉末颗粒，按照比例均匀混合后装入粉料缸内，得到原料粉末；将水溶液连接至压电喷头，成型缸上升至最高行程；铺粉装置将粉料缸内的原料粉末预置至成型缸中；压电喷头根据零件截面图形信息喷涂水溶液，水溶液使得水泥粉末颗粒溶解，待水泥流体渗透到主要填充粉末颗粒的间隙之间，固化后使得主要填充粉末颗粒根据喷涂区域形状粘结固定。本发明使用水溶液喷涂不仅可以避免胶质粘结剂导致的喷头堵塞，而且更加清洁环保。本发明改变了传统粉末粘结使用胶质粘结剂的工艺，为3D打印粉末粘结技术制造模具提供了新的方法。

技术领域

本发明涉及3D打印粉末粘结技术的快速成型领域，尤其涉及一种基于水溶作用的3D打印粉末粘结方法。

背景技术

3D打印技术，也称作快速成型技术，经过近30年的发展，技术越来越成熟，广泛地用于模具制造、工业设计，生物医疗和航空航天等领域。基于分层制造的原理，不断发展出各种3D打印工艺，包括有LOM，3DP，SLA，FDM，SLS，SLM，EBM等。SLA、SLS、SLM等工艺都是使用激光作为能源，都需要有昂贵的高能束发生装置，存在设备昂贵，工艺复杂的特点。3DP(三维打印技术)是采用粘结剂对粉末进行粘结成型的一种方法，所用到的粉末有陶瓷粉末，金属粉末，型砂等。该技术基于离散材料逐层堆积成型原理，依据三维设计软件设计的数字化零件的三维数据，逐层对粉末进行喷涂粘结，最终得到固体成型零件，之后进行烧结处理可以获得更高的强度。

粉末粘结设备不需要配备激光装置，设备构造简单，价格便宜，特别适用于金属铸造和陶瓷外壳的模具。另外三维打印可用于可视化模型的演示和机械原型设计相关领域。例如，在医学和牙科领域，其中预期的结果可以在执行程序之前建模制造。

虽然三维打印粉末粘结技术在制造模具中具有很大优势，但是其中也有些困难需要克服，例如使用胶质粘结剂会使喷头堵塞，进而影响制造的精度和效果，另外有机粘结剂在烧结过程中会产生有毒气体污染环境等，这些困难一定程度上限制了三维打印粉末粘结技术的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种基于水溶作用的3D打印粉末粘结方法，该方法相对于现有技术更加清洁环保。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于水溶作用的3D打印粉末粘结方法，包括如下步骤：

步骤一：将水泥粉末颗粒和主要填充粉末颗粒，按照4:1的比例均匀混合后装入粉料缸内，得到原料粉末；

将水溶液连接至压电喷头，成型缸上升至最高行程；

步骤二：铺粉装置将粉料缸内的原料粉末预置至成型缸中；

步骤三：压电喷头根据零件截面图形信息喷涂水溶液，水溶液使得水泥粉末颗粒溶解，待水泥流体渗透到主要填充粉末颗粒的间隙之间，固化后使得主要填充粉末颗粒根据喷涂区域形状粘结固定；完成第一层粉末粘结层的粘结作业；

成型缸下降一个粉层厚度，铺粉装置再次将粉料缸内的原料粉末预置至成型缸的第一层粉末粘结层上；压电喷头根据零件截面图形信息喷涂水溶液，水溶液使得水泥粉末颗粒溶解，待水泥流体渗透到主要填充粉末颗粒的间隙之间，固化后使得主要填充粉末颗粒根据喷涂区域粘结固定；完成第二层粉末粘结层的粘结作业；

步骤四：重复步骤二至步骤三，直至零件毛坯成型；

步骤五：将零件毛坯进行烧结处理，再进行后序打磨工序，获得最终成型零件。

所述水泥粉末颗粒为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥或者磷酸盐水泥。

所述主要填充粉末颗粒不溶于水，属于惰性材料，其包括聚合物、陶瓷或者金属；

所述水泥粉末颗粒尺寸约为5-10μm；主要填充粉末颗粒尺寸为10-40μm。