[发明专利]一种3D打印用团状粉料及其制备方法和打印方法

说明书

本发明提供了一种3D打印用团状粉料及其制备方法和打印方法。本发明的3D打印用团状粉料为团状颗粒，按重量百分比计，团状颗粒包含以下组分：粉体90～98％、粘结剂2～10％；其中，所述粉体的粒径分布D90为0.3～35μm。本发明的3D打印用团状粉料，粉料的固含量显着提升，经烧结后相对密度可达97％以上，团状颗粒粒径分布D90为50～200μm，其中使用粉体粒径分布细小，有利于促进产品烧结密度提升机械性能，制得的3D打印用团状粉料烧结密度高，粘结剂用量小，简化了制备流程。本发明的3D打印方法，减少了能耗，打印快速、安全性高及降低了生产成本，可广泛用于3D打印。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种3D打印用团状粉料及其制备方法和打印方法。

背景技术

3D打印(3D printing)技术又称三维打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。它无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。诸如灯罩、身体器官、珠宝、根据球员脚型定制的足球靴、赛车零件、固态电池以及为个人定制的手机、小提琴等产品，都可以用该技术制造出来。

3D打印技术实际上是一系列快速原型成型技术的统称，其基本原理都是叠层制造，由快速原型机在X-Y平面内通过扫描形式形成工件的截面形状，而在Z坐标间断地作层面厚度的位移，最终形成三维制件。目前，市场上的快速成型技术分为3DP技术、SLA(全称Service-Level Agreement)立体光固化技术、SLS(全称Selective Laser Sintering)选择性激光烧结技术、DMLS(全称Direct Metal Laser-Sintering)直接金属激光烧结技术及FDM(全称Fused Deposition Modeling)熔融层积成型技术等。

金属零件3D打印技术作为整个3D打印体系中最前沿和最有潜力的技术，是先进制造技术的重要发展方向。按照金属粉末的添置方式将金属3D打印技术分为3类：1)使用激光照射预先铺展好的金属粉末，这种方法目前被设备厂家及各科研院所广泛采用，包括使用激光照射喷嘴输送的粉末流，激光与输送粉末同时工作的激光工程化净成型，该方法目前在国内使用比较多；2)激光选区熔化技术；3)采用电子束熔化预先铺展好的金属粉末的电子束熔化技术，此方法与第1类原理相似，只是采用热源不同。

3D打印技术最早应用在塑料材料上。FDM熔融层积成型技术是目前主要方式，它是将热熔性材料加热融化，同时三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面。一层成型完成后，机器工作台下降一个高度(即分层厚度)继续成型，直至形成整个实体造型。其成型材料种类多，成型件精度较高、价格便宜，主要适用于成型小塑料件。然而，这种方式产生的塑料产品强度低并不能满足客户的要求。为了增加产品的强度，改善产品的性能，DMLS技术采用合金粉体材料为原料，利用金属经聚焦后之能量激光将原料熔融后进行3D打印迭层。其具有高精度、高强度、速度快、成品表面光滑等特点，一般应用于航空航天以及工业用配件制造行业，可用于高阶模具设计等。但激光烧结设备复杂，制备过程能耗高，综合考虑产品分辨率、设备费用、产品外观要求及量产能力等因素，目前仍无法大量普及应用且不适合高熔点的非金属材料使用。所以，目前非金属材料的3D打印方式一般是使用SLA(全称Service-Level Agreement)立体光固化技术来满足目前工业的需求，此工艺需要经过成型、脱脂、烧结等制程。而且使用浆料状态故其产品的烧结收缩率偏大，热变形也大。