[发明专利]钛合金挤出式间接3D打印方法

说明书

本发明公开了一种钛合金挤出式间接3D打印方法，包括如下步骤：将纯钛粉末、钛合金粉末或添加有其它合金粉末的钛合金粉末与粘结剂进行充分混合搅拌且加温；待混合的粉体冷却后，再通过造粒机或破碎机制备成用于注射成型机或挤出机的粒状喂料；把常规的塑料注射成型机或挤出机的注射嘴与常规的塑料3D打印机中打印头的物料输入端连接，3D打印机采用打印头位置固定不动的结构；把粒状喂料倒入塑料注射成型机或塑料挤出机的料斗进行加工；脱脂去除粘结剂；烧结：将钛合金生坯，通过高温无压烧结法，固结钛合金生坯，经冷却至室温后，获得高度致密的钛合金间接3D打印成品。本发明具有材料成本低、打印设备成本低、打印产品能满足使用要求的有益效果。

技术领域

本发明属于3D打印（增材制造）技术领域，具体涉及一种钛合金挤出式间接3D打印方法。

背景技术

钛及钛合金，因其轻质高强、优异的准静态应变和循环动态应力的承载能力，以及良好的耐腐蚀性和生物兼容性，在轻质结构材料领域有着重大的应用价值。

3D打印技术，是一种先进的材料加工方法，在不使用模具的条件下，可以制造出接近最终服役形状的，且具有复杂结构的金属零部件，这种技术因不使用模具，较大程度避免后续机加工，减少多个加工工序，此外，对于复杂结构零件可以避免昂贵材料浪费。

然而当前广泛采用的直接3D打印技术，如激光(SLM/LBM)或电子束(EBM)打印技术，采用高热量源局部地、逐层地融化金属粉末(或丝材)来熔接粉末制造金属零件。这种直接3D打印方法最主要缺点在于昂贵的设备费用，很大程度地限制了钛合金3D的技术的开发和利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛合金挤出式间接3D打印方法，大幅度降低了钛合金3D打印设备的成本，使得3D打印钛合金零部件得到更为广泛的商业应用。

本发明为了克服常规3D打印钛合金昂贵的设备费用问题，结合常规的低成本的塑料成型设备，间接打印钛合金零部件。

本发明所要解决的上述技术问题通过以下技术方案予以解决：

一种钛合金挤出式间接3D打印方法，包括如下步骤：

S1. 混粉：将纯钛粉末、钛合金粉末或添加有其它合金粉末的钛合金粉末与粘结剂进行充分混合搅拌且加温，粘结剂的加入量占混粉总体积的15%~38%，粘结剂由下列重量份的原料制成：聚乙烯高分子45~55份，石蜡45~55份，硬脂酸4~5份；

S2. 造粒：待混合的粉体冷却后，再通过造粒机或破碎机制备成用于注射成型机或挤出机的粒状喂料；

S3. 设备连接：把常规的塑料注射成型机或挤出机的注射嘴与常规的塑料3D打印机中打印头的物料输入端连接，3D打印机采用打印头位置固定不动、工件平台能上下方向、左右方向和/或前后方向移动的结构；

S4. 挤出打印：把步骤S2中的粒状喂料倒入塑料注射成型机或塑料挤出机的料斗进行加工，3D打印机根据计算机中三维建模程序，打印出接近最终使用形状的钛合金生坯；

S5. 脱脂去除粘结剂；

S6. 烧结：将完成脱脂、已去除粘结剂的钛合金生坯，通过高温无压烧结法，固结钛合金生坯，经冷却至室温后，获得高度致密的钛合金间接3D打印成品。

本发明通过常规的塑料注射成型机或挤出机和塑料3D打印机进行加工，大大降低了设备成本，从而也就大大降低了产品的成本，且加工非常方便。

需要说明的是，塑料注射成型机或挤出机的压力可以调整到比较低的工作状态且能始终给出一定的压力，由于塑料注射成型机处于间隙注塑的工作状态，3D打印机能通过控制器控制打印的时机；挤出机可以处于连续挤出模式。