[发明专利]一种基于增材制造技术的高强度轻量化家具及其生产方法

权利要求书

1.一种高强度轻量化家具的增材制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、预处理

将纳米纤维素分散液放入到冷冻干燥箱中进行冷冻干燥，冷冻干燥完全，形成为纳米纤维素固体粉末；

步骤2、搅拌共混

将上述固体粉末、高密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、聚乙二醇以及其它助剂充分搅拌混合，形成共混料；

步骤3、挤压成粒

将上述共混料通过同向锥形的双螺杆挤压机熔融、挤出并切粒，其中，上述双螺杆挤压机中各段温度分别为120～135℃、140～155℃、155～170℃、155～170℃、120～135℃，转速为150～180rpm，得到粒料，然后于100～105℃充分干燥8～12h；

步骤4、3D打印

将单螺杆挤出机移植到FDM打印设备上，然后将所得粒料通过单螺杆挤出机挤出，并在3D打印机的牵引，通过绕线加工成3D成品，其中，所述单螺杆挤出机的各段温度分别为160～170℃、160～175℃、175～190℃、175～190℃，牵引速度为50～60mm/s。

2.根据权利要求1所述的高强度轻量化家具的增材制造方法，其特征在于，所述纳米纤维素为低结晶度的微纳米纤维素。

3.根据权利要求2所述的高强度轻量化家具的增材制造方法，其特征在于，所述微纳米纤维素的制备工艺包括如下步骤：

步骤11、将红木粉在高速剪切机中进行剪切处理，然后将产物过300～350目筛，得到微纤维素晶体；

步骤12、将微纤维素晶体放入质量分数为8～12%的碱液中，搅拌均匀至完全溶解，在-12～-6℃冰箱中冷冻24～48h；

步骤13、将冷冻后的纤维素溶液置于凝固液中再结晶，并通过抽滤、洗涤得到微纳米纤维素晶体；

步骤14、将洗至中性的微纳米纤维素晶体、聚乙二醇加入去离子水在均质机中进行均质化，形成纳米纤维素分散液，将得到的产物放入冰箱冷藏备用。

4.根据权利要求3所述的高强度轻量化家具的增材制造方法，其特征在于，所述凝固浴至少包括蒸馏水、乙醇、甲醇、乙二醇中的一种溶剂。

5.根据权利要求3所述的高强度轻量化家具的增材制造方法，其特征在于，所述碱液为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。

6.根据权利要求3所述的高强度轻量化家具的增材制造方法，其特征在于，所述红木粉为花梨粉、黄檀粉、酸枝粉中的一种。

7.根据权利要求3所述的高强度轻量化家具的增材制造方法，其特征在于，所述步骤14中均质过程中，均质温度为2～6℃，均质压力为30～50MPa。

8.根据权利要求1所述的高强度轻量化家具的增材制造方法，其特征在于，所述共混料以重量份数计，包括如下组分：微纳米纤维素固体粉末50～60份、高密度聚乙烯40～50份、马来酸酐接枝聚乙烯10～20份、聚乙二醇3～6份、润滑剂1～3份、增韧剂1～4、增塑剂1～5份。

9.一种基于权利要求1～8中任一项所述的高强度轻量化家具的增材制造方法制备得到的高强度、镂空结构化、轻量化的家具。