[发明专利]一种3D打印结构、制作方法及应用有效

专利信息
申请号: 202010128457.6 申请日: 2020-02-28
公开(公告)号: CN111319252B 公开(公告)日: 2021-10-08
发明(设计)人: 姚胜南;陈健;蓝家荣;任旭祥;陈佳豪;黄振威;陈泽煌;谭国钊;周文威;孙志杰;梁俊豪;夏涌斌;林家强;叶浩董 申请(专利权)人: 姚胜南
主分类号: B29C64/10 分类号: B29C64/10;B29C64/194;B29C64/379;B33Y10/00;B33Y40/20;B33Y80/00
代理公司: 北京金智普华知识产权代理有限公司 11401 代理人: 杨采良
地址: 528400 广*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 打印 结构 制作方法 应用
【说明书】:

本发明属于3D打印技术领域,公开了一种3D打印结构及其制作方法,在打印件的层与层之间铺设纤维网,纤维网至少一侧超出打印层的宽度并与打印层材料紧密结合在一起,超出打印层部分的纤维网能够垂下覆盖到纤维网铺设的打印层,并与该打印层的其下打印层铺设的纤维网有适当搭接量;再进行的碾压处理,使得伸出打印件以外的纤维网与打印件的内、外表面紧密结合在一起。本发明使得3D打印结构中纤维在打印体的长、宽、高三个维度形成了有序的三维立体网格连接分布,从而极大的提高了3D打印体在X、Y方向的结合强度,而且还大大提高层间Z方向的结合质量、强度,其整体的刚度、韧性与结合质量也得到大幅提升。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域,尤其涉及一种3D打印结构、制作方法及应用。

背景技术

目前,最接近的现有技术:3D打印应用已越来越多,但是,其在应用过程中还是存在许多问题,特别是在非金属材料的3D打印中普遍存在着层间结合力差、强度低、表面凸凹不平、耐冲击性能差、整体致密性不好等问题。对于一些大型3D打印,特别是现在正在兴起的3D打印建筑,尽管很多机构为了提高层间结合力,在打印材料中添加了短纤维,希望通过打印体基体材料与分散的纤维的结合强度来提高整体性能,但由于短纤维的无序式分布,且纤维与基体材料结合力有限,该方法对于强度的提高非常有限。

此外,还有采用长纤维结合到3D打印中的方式,但其也只是解决了打印体打印长度方向的强度与韧性的问题,对于打印件的层间结合,或者打印体宽度方向的结合强度的提高没有任何促进作用,打印件有些还是存在明显的分层等现象,这就导致打印体的刚度差、抗震性差等问题。

针对上述现象,有些专利还提到了在其表面粘贴一层纤维网以提高层间结合力,但这种办法就也存在纤维网整层剥落等问题,对于3D打印件本体强度提升有限。

综上所述,现有技术存在的主要问题是:层与层之间结合力差。层间致密性不高。内外表面粗糙不平。

对于非金属3D打印结构,普遍存在材料的强度较低、有些还存在塑性、韧性差等问题,使得打印体的抗剪性差,整体抗冲击差。

现有的玻璃钢结构采用玻璃纤维与树脂的复合,生产环境差。此外,玻璃钢也不能回收再利用。

玻璃钢结构重量较重,树脂韧性差,对于损伤的容忍性差。

像墙体类打印件其相邻道之间的结合强度差,且其结合质量难以检验(目前国内大多数采用一道厚度很大的打印,材料浪费较大)。

解决上述技术问题的难度:由于3D打印是一种增材制造技术,在打印过程中依靠的就是一层层堆积来完成所打印产品:对于高分子材料基本都是采用熔敷方式实现,即新的堆积材料加热到熔融状态,然后堆积到前一层已经凝固的材料或者原始基底上,熔融的材料在重力的作用下必然存在往下的运动,这就使得熔融层的中部必然存在鼓起的现象,形成了表面的凸凹不平。此外,由于3D打印时只是将熔融的材料堆积在已经凝固的打印层上,其未将已凝固层重新融化,因此,极易存在层间融合不良等缺陷。

而对于3D打印建筑,则是新的水泥混凝土的堆积到已凝固一定程度、具有一定强度的混凝土上,因此,其层间的结合质量也难以得到保障。此外,对于3D打印建筑,普遍都存在墙面开裂问题,现有解决方法是当墙体建成后在其表面粘贴一层玻璃纤维网,这也增加了生产工序且所粘贴纤维网也存在容易剥落的问题。

解决上述技术问题的意义:由于上述困难的存在,导致3D打印目前绝大多数只能进行一些模型等小型物品的打印,难以保质保量的实现真正的大规模工业化生产。而本发明从根本上解决了层与层间的结合问题,极大的提高了打印体整体强度与抗冲击性能,使得3D打印大规模工业化应用成为可能。

发明内容

针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种3D打印结构、制作方法及应用。

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