[发明专利]结合3D打印制备无分层结构材料的方法

说明书

本申请公开了一种结合3D打印制备无分层结构材料的方法，涉及增材制造技术领域，所述结合3D打印制备无分层结构材料的方法包括以下步骤：分别制备支撑材料以及目标浆料；将所述支撑材料装入容器中，并将装有所述支撑材料的容器放置于打印平台上；通过3D打印机，基于预设的目标设计模型，在所述容器中的支撑材料中，形成所述目标设计模型对应的孔隙结构，向所述孔隙结构中注入所述目标浆料；对所述容器中的目标浆料进行固化处理，去除支撑材料，得到由目标浆料组成的无分层结构材料。本申请解决了现有技术增材制造陶瓷、金属等不透明材料品质较差的技术问题。

技术领域

本申请涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种结合3D打印制备无分层结构材料的方法。

背景技术

基于粉末浆料的增材制造技术被广泛应用于航空航天、国防、汽车和生物医学等多个领域制造复杂结构零件，传统基于粉末浆料的增材制造方法(粉末烧结、干法成型、塑性成型和注浆成型等)由于采用表面分层成形方式进行打印，存在零件组织疏松、力学性能差、收缩大、各向异性以及分层成型效率低等问题。近年来，有关体增材制造（Volumetricadditive manufacturing，VAM；简称体成形）的研究方兴未艾。区别于表面分层增材制造，光固化体成形利用光对透明光敏树脂的穿透性直接从内部产生光化学反应，这是解决上述分层制造固有不足的有效手段。但目前体成形采用的光源为能量低、穿透性差的可见光或紫外光等，难以实现陶瓷、金属等不透明材料的深部成形，进而使得增材制造陶瓷、金属等不透明材料时，仍存在材料成型效率较低、各向异性、力学性能较差等问题，进而大大降低成品品质。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种结合3D打印制备无分层结构材料的方法，旨在解决现有技术增材制造陶瓷、金属等不透明材料品质较差的技术问题。

为实现上述目的，本申请提供一种结合3D打印制备无分层结构材料的方法，所述结合3D打印制备无分层结构材料的方法包括以下步骤：

分别制备支撑材料以及目标浆料；

将所述支撑材料装入容器中，并将装有所述支撑材料的容器放置于打印平台上；

通过3D打印机，基于预设的目标设计模型，在所述容器中的支撑材料中，形成所述目标设计模型对应的孔隙结构，向所述孔隙结构中注入所述目标浆料；

对所述容器中的目标浆料进行固化处理，去除支撑材料，得到由目标浆料组成的无分层结构材料。

可选地，所述通过3D打印机，基于预设的目标设计模型，在所述容器中的支撑材料中，形成所述目标设计模型对应的孔隙结构的步骤包括：

将3D打印机设置成连续抽吸模式，通过3D打印机的细长喷头，基于预设的目标设计模型，抽吸所述容器中的支撑材料，抽吸掉支撑材料后形成所述目标设计模型对应的无支撑材料的孔隙结构。

可选地，所述通过3D打印机，基于预设的目标设计模型，在所述容器中的支撑材料中，形成所述目标设计模型对应的孔隙结构的步骤包括：

将3D打印机设置成挤出模式，不向所述3D打印机的料筒中添加浆料，通过所述3D打印机，基于预设的目标设计模型，挤出料筒中的气体，在所述容器中的支撑材料中，形成所述目标设计模型对应的孔隙结构。

可选地，所述支撑材料包括琼脂、卡波姆、明胶的一种或多种以及水，其中，琼脂的添加量为水的添加量的0.5wt%-2wt%，卡波姆的添加量为水的添加量的0.5wt%-5wt%，明胶的添加量为水的添加量的0.05wt%-2wt%。

可选地，所述制备支撑材料的步骤之后，还包括：

对所述支撑材料进行消泡处理，所述消泡处理包括抽真空、离心和震荡中的一种或多种。

可选地，所述对所述容器中的目标浆料进行固化处理，去除支撑材料，得到由目标浆料组成的无分层结构材料的步骤包括：